DE102015207484B4 - High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device and particle beam device - Google Patents

High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device and particle beam device Download PDF

Info

Publication number
DE102015207484B4
DE102015207484B4 DE102015207484.6A DE102015207484A DE102015207484B4 DE 102015207484 B4 DE102015207484 B4 DE 102015207484B4 DE 102015207484 A DE102015207484 A DE 102015207484A DE 102015207484 B4 DE102015207484 B4 DE 102015207484B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
supply unit
unit
current source
resistors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102015207484.6A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102015207484A1 (en
Inventor
Edgar Fichter
Jörg Fober
Dirk Preikszas
Christian Hendrich
Michael Schnell
Momme MOMMSEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Microscopy GmbH filed Critical Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority to DE102015207484.6A priority Critical patent/DE102015207484B4/en
Priority to US15/135,841 priority patent/US9953804B2/en
Publication of DE102015207484A1 publication Critical patent/DE102015207484A1/en
Priority to US15/924,836 priority patent/US10546717B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102015207484B4 publication Critical patent/DE102015207484B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/24Circuit arrangements not adapted to a particular application of the tube and not otherwise provided for
    • H01J37/241High voltage power supply or regulation circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/002Cooling arrangements

Abstract

Hochspannungsversorgungseinheit (500) zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung (Ua) für ein Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400), mit- mindestens einer ersten Stromquelle (501) zur Bereitstellung eines ersten Stroms (I1),- mindestens einer ersten Spannungsquelle (502), die an der ersten Stromquelle (501) über eine erste Leitung (503) angeschlossen ist,- mindestens einer zweiten Stromquelle (504) zur Bereitstellung eines zweiten Stroms (I2), wobei die zweite Stromquelle (504) über eine zweite Leitung (506) mit der ersten Stromquelle (501) verbunden ist,- mindestens einer zweiten Spannungsquelle (505), die mit der zweiten Stromquelle (504) über eine dritte Leitung (507) verbunden ist,- mindestens einem Einstell- und/oder Regelkreis (508) zur Einstellung und/oder Regelung der Ausgangsspannung (Ua), wobei der Einstell- und/oder Regelkreis (508) über eine optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung (510) mit der ersten Stromquelle (501) und/oder der zweiten Stromquelle (504) verbunden ist, und mit- mindestens einem Rückführwiderstand (511), durch den ein dritter Strom (13) fließt, wobei- der Rückführwiderstand (511) mit dem Einstell- und/oder Regelkreis (508) durch eine vierte Leitung (512) verbunden ist,- der Rückführwiderstand (511) mit der ersten Stromquelle (501) durch eine fünfte Leitung (513, 506) verbunden ist,- der Rückführwiderstand (511) mit der zweiten Stromquelle (504) durch eine sechste Leitung (513, 506) verbunden ist, und wobei- der Rückführwiderstand (511), die erste Stromquelle (501) und die zweite Stromquelle (504) durch eine siebte Leitung (514) mit einem Hochspannungsanschluss (509) verbunden sind, durch welche ein vierter Strom (14) fließt.High-voltage supply unit (500) for providing an output voltage (Ua) for a particle beam device (100, 200, 400), with - at least one first current source (501) for providing a first current (I1), - at least one first voltage source (502) which is connected to the first current source (501) via a first line (503),- at least one second current source (504) for providing a second current (I2), the second current source (504) being connected via a second line (506) to the first power source (501),- at least one second voltage source (505) which is connected to the second power source (504) via a third line (507),- at least one setting and/or control circuit (508) for setting and /or control of the output voltage (Ua), the setting and/or control circuit (508) being connected to the first power source (501) and/or the second power source (504) via an optical and/or electronic coupling device (510). and with- at least one feedback resistor (511) through which a third current (13) flows, wherein- the feedback resistor (511) is connected to the adjustment and/or control circuit (508) by a fourth line (512). - the feedback resistor (511) is connected to the first current source (501) by a fifth line (513, 506), - the feedback resistor (511) is connected to the second current source (504) by a sixth line (513, 506). , and wherein- the feedback resistor (511), the first current source (501) and the second current source (504) are connected to a high-voltage terminal (509) by a seventh line (514) through which a fourth current (14) flows.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsversorgungseinheit zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung für ein Teilchenstrahlgerät, wobei das Teilchenstrahlgerät beispielsweise als ein Elektronenstrahlgerät und/oder als ein lonenstrahlgerät ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Widerstands-Schaltungsanordnung für die vorgenannte Hochspannungsversorgungseinheit.The invention relates to a high-voltage supply unit for providing an output voltage for a particle beam device, the particle beam device being designed, for example, as an electron beam device and/or as an ion beam device. Furthermore, the invention relates to a circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device. In addition, the invention relates to a resistance circuit arrangement for the aforementioned high-voltage supply unit.

Elektronenstrahlgeräte, insbesondere ein Rasterelektronenmikroskop (nachfolgend auch SEM genannt) und/oder ein Transmissionselektronenmikroskop (nachfolgend auch TEM genannt), werden zur Untersuchung von Objekten (auch Proben genannt) verwendet, um Kenntnisse hinsichtlich der Eigenschaften und Verhalten der Objekte unter bestimmten Bedingungen zu erhalten.Electron beam devices, in particular a scanning electron microscope (also referred to below as SEM) and/or a transmission electron microscope (also referred to below as TEM), are used to examine objects (also referred to as samples) in order to obtain knowledge of the properties and behavior of the objects under certain conditions.

Bei einem SEM wird ein Elektronenstrahl (nachfolgend auch Primärelektronenstrahl genannt) mittels eines Strahlerzeugers erzeugt und durch ein Strahlführungssystem auf ein zu untersuchendes Objekt fokussiert. Zur Fokussierung wird eine Objektivlinse verwendet. Mittels einer Ablenkeinrichtung wird der Primärelektronenstrahl rasterförmig über eine Oberfläche des zu untersuchenden Objekts geführt. Die Elektronen des Primärelektronenstrahls treten dabei in Wechselwirkung mit dem zu untersuchenden Objekt. Als Folge der Wechselwirkung entstehen Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung. Die Wechselwirkungsteilchen sind beispielsweise Elektronen. Insbesondere werden Elektronen vom Objekt emittiert - sogenannte Sekundärelektronen - und Elektronen des Primärelektronenstrahls zurückgestreut - sogenannte Rückstreuelektronen. Die Sekundärelektronen und Rückstreuelektronen werden mit mindestens einem Teilchendetektor detektiert. Der Teilchendetektor erzeugt Detektionssignale, welche zur Erzeugung eines Bildes des Objekts verwendet werden. Man erhält somit eine Abbildung des zu untersuchenden Objekts. Die Wechselwirkungsstrahlung umfasst beispielsweise Röntgenstrahlung und/oder Kathodolumineszenzstrahlung. Die Wechselwirkungsstrahlung wird mit mindestens einem Strahlungsdetektor detektiert, welcher Detektionssignale erzeugt. Diese Detektionssignale werden beispielsweise zur Erzeugung von Spektren verwendet, mit denen Eigenschaften des zu untersuchenden Objekts bestimmt werden.In an SEM, an electron beam (also referred to below as a primary electron beam) is generated by a beam generator and focused on an object to be examined by a beam guidance system. An objective lens is used for focusing. The primary electron beam is guided in a grid pattern over a surface of the object to be examined by means of a deflection device. The electrons of the primary electron beam interact with the object to be examined. As a result of the interaction, interaction particles and/or interaction radiation are produced. The interaction particles are, for example, electrons. In particular, electrons are emitted from the object - so-called secondary electrons - and electrons of the primary electron beam are scattered back - so-called backscattered electrons. The secondary electrons and backscattered electrons are detected with at least one particle detector. The particle detector generates detection signals which are used to generate an image of the object. An image of the object to be examined is thus obtained. The interaction radiation includes, for example, x-ray radiation and/or cathodoluminescence radiation. The interaction radiation is detected with at least one radiation detector, which generates detection signals. These detection signals are used, for example, to generate spectra with which properties of the object to be examined are determined.

Bei einem TEM wird ebenfalls ein Primärelektronenstrahl mittels eines Strahlerzeugers erzeugt und mittels eines Strahlführungssystems auf ein zu untersuchendes Objekt fokussiert. Der Primärelektronenstrahl durchstrahlt das zu untersuchende Objekt. Beim Durchtritt des Primärelektronenstrahls durch das zu untersuchende Objekt treten die Elektronen des Primärelektronenstrahls mit dem Material des zu untersuchenden Objekts in Wechselwirkung. Die durch das zu untersuchende Objekt hindurchtretenden Elektronen werden durch ein System, das ein Objektiv aufweist, auf einen Leuchtschirm oder auf einen Detektor - beispielsweise in Form einer Kamera - abgebildet. Das vorgenannte System umfasst beispielsweise zusätzlich auch ein Projektiv. Die Abbildung kann dabei auch im Scan-Modus eines TEM erfolgen. Ein derartiges TEM wird in der Regel als STEM bezeichnet. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, an dem zu untersuchenden Objekt zurückgestreute Elektronen und/oder von dem zu untersuchenden Objekt emittierte Sekundärelektronen mittels eines weiteren Detektors zu detektieren, um ein zu untersuchendes Objekt abzubilden.In a TEM, a primary electron beam is also generated by means of a beam generator and focused on an object to be examined by means of a beam guidance system. The primary electron beam radiates through the object to be examined. When the primary electron beam passes through the object to be examined, the electrons of the primary electron beam interact with the material of the object to be examined. The electrons passing through the object to be examined are imaged by a system that has a lens, onto a fluorescent screen or onto a detector—for example in the form of a camera. The aforementioned system also includes, for example, a projection lens. The imaging can also take place in the scan mode of a TEM. Such a TEM is usually referred to as a STEM. In addition, it can be provided that electrons scattered back from the object to be examined and/or secondary electrons emitted by the object to be examined can be detected by means of a further detector in order to image an object to be examined.

Es ist bekannt, die Funktion eines STEM und eines SEM in einem einzelnen Teilchenstrahlgerät zu integrieren. Mit diesem Teilchenstrahlgerät sind somit Untersuchungen von Objekten mit einer SEM-Funktion und/oder mit einer STEM-Funktion möglich.It is known to integrate the function of a STEM and an SEM in a single particle beam device. With this particle beam device, it is thus possible to examine objects with an SEM function and/or with a STEM function.

Ferner ist es aus dem Stand der Technik bekannt, ein Objekt in einem Teilchenstrahlgerät zum einen mit Elektronen und zum anderen mit Ionen zu analysieren und/oder zu bearbeiten. Beispielsweise ist an dem Teilchenstrahlgerät eine Elektronenstrahlsäule angeordnet, welche die Funktion eines SEM aufweist. Zusätzlich ist an dem Teilchenstrahlgerät eine lonenstrahlsäule angeordnet. Mittels eines in der lonenstrahlsäule angeordneten lonenstrahlerzeugers werden Ionen erzeugt, die zur Bearbeitung eines Objekts verwendet werden. Beispielsweise wird bei der Bearbeitung Material des Objekts abgetragen oder es wird ein Material auf das Objekt aufgebracht. Zusätzlich oder alternativ werden die Ionen zur Bildgebung verwendet. Die Elektronenstrahlsäule mit der SEM-Funktion dient insbesondere der weiteren Untersuchung des bearbeiteten oder unbearbeiteten Objekts, aber auch zur Bearbeitung des Objekts.Furthermore, it is known from the prior art to analyze and/or process an object in a particle beam device using electrons on the one hand and ions on the other. For example, an electron beam column is arranged on the particle beam device, which has the function of an SEM. In addition, an ion beam column is arranged on the particle beam device. Ions, which are used to process an object, are generated by means of an ion beam generator arranged in the ion beam column. For example, material of the object is removed during processing or a material is applied to the object. Additionally or alternatively, the ions are used for imaging. The electron beam column with the SEM function is used in particular for further examination of the processed or unprocessed object, but also for processing the object.

Bei den vorbeschriebenen Teilchenstrahlgeräten ist es vorgesehen, die geladenen Teilchen des Teilchenstrahls auf eine bestimmte Energie zu beschleunigen. Genauer gesagt ist es vorgesehen, die Elektronen des Primärelektronenstrahls und/oder die Ionen des lonenstrahls auf eine bestimmte Energie zu beschleunigen. Dies wird nachfolgend anhand von Elektronen eines Primärelektronenstrahls erläutert. Für Ionen eines lonenstrahls gilt analoges.In the particle beam devices described above, the charged particles of the particle beam are accelerated to a specific energy. More precisely, it is intended to accelerate the electrons of the primary electron beam and/or the ions of the ion beam to a specific energy. This is explained below using electrons from a primary electron beam. The same applies to ions of an ion beam.

Sowohl bei einem SEM als auch bei einem TEM werden Elektronen mittels eines Strahlerzeugers erzeugt. Die Elektronen treten aus dem Strahlerzeuger aus und bilden den Primärelektronenstrahl. Die Elektronen werden aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen dem Strahlerzeuger und einer Anode auf ein Potential beschleunigt. Hierzu wird üblicherweise der Strahlerzeuger mit einer negativen Hochspannung versorgt. Bei einem SEM liegt diese beispielsweise im Bereich von 0 V bis (- 50) kV gegenüber dem Massepotential. Bei einem TEM liegt die Hochspannung beispielsweise im Bereich von (- 5) kV bis (-4) MV gegenüber dem Massepotential. Um eine gewünschte Maximalauflösung oder einen gewünschten Kontrast zu erzielen und/oder um sich auf eine gewünschte durchstrahlbare Objektdicke und/oder Begrenzung der Schädigung des Objekts einzustellen, ist es bekannt, die Hochspannung auf einen bestimmten Wert einzustellen. Um ferner eine gute Auflösung in den durch die Teilchenstrahlgeräte zur Verfügung gestellten Endbildern zu erzielen, ist es wünschenswert, die an dem Strahlerzeuger angelegte Spannung so stabil wie möglich zu halten. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist es wünschenswert, dass die von einer Hochspannungsversorgungseinheit zur Verfügung gestellte Hochspannung keinen Schwankungen unterliegt, welche eine gute Auflösung in Endbildern begrenzen würden.In both an SEM and a TEM, electrons are generated by means of a beam generator. The electrons exit the beam generator and form the primary electron beam. The electrons are accelerated to a potential due to a potential difference between the gun and an anode. For this purpose, the beam generator is usually supplied with a negative high voltage. In an SEM, for example, this is in the range from 0 V to (−50) kV compared to ground potential. In a TEM, for example, the high voltage is in the range from (-5) kV to (-4) MV compared to ground potential. In order to achieve a desired maximum resolution or a desired contrast and/or to adjust to a desired object thickness through which radiation can be transmitted and/or to limit the damage to the object, it is known to set the high voltage to a specific value. Furthermore, in order to achieve good resolution in the final images provided by the particle beam devices, it is desirable to keep the voltage applied to the beam generator as stable as possible. In other words, it is desirable that the high voltage provided by a high voltage power supply unit is not subject to fluctuations that would limit good resolution in final images.

Aus dem Stand der Technik ist eine Hochspannungsversorgungseinheit für ein Teilchenstrahlgerät bekannt, welche eine Wechselspannungsquelle aufweist, die von einem Amplitudenregler über einen gewünschten Sollwert der Hochspannung eingestellt und deren Ausgangsspannung einem Aufwärtstransformator zugeführt wird. Der Aufwärtstransformator transformiert die Wechselspannung aufwärts. Die Ausgangsspannung des Aufwärtstransformators wird wiederum einem Cockroft-Walton-Generator zugeführt, welcher die Ausgangsspannung des Aufwärtstransformators multipliziert. Die auf diese Weise entstehende Hochspannung wird über ein Siebglied oder mehrere Siebglieder aus Widerständen und Kondensatoren geglättet. Die auf diese Weise geglättete Hochspannung wird über einen Messwiderstand dem Amplitudenregler zugeführt. Über einen kapazitiven Teiler bestehend aus einem ersten Kondensator und einem zweiten Kondensator können Schwankungen der geglätteten Hochspannung erfasst und einem Verstärker zugeführt werden. Der Verstärker kann ein Ausgangssignal bereitstellen, welches dem Amplitudenregler zugeführt wird und in Gegenphase zu den Schwankungen der geglätteten Hochspannung wirkt. Auf diese Weise können die Schwankungen der geglätteten Hochspannung zusätzlich gedämpft werden.A high-voltage supply unit for a particle beam device is known from the prior art, which has an AC voltage source which is set by an amplitude regulator above a desired setpoint value of the high voltage and whose output voltage is fed to a step-up transformer. The step-up transformer steps up the AC voltage. The output voltage of the step-up transformer is in turn fed to a Cockroft-Walton generator which multiplies the output voltage of the step-up transformer. The high voltage generated in this way is smoothed out via a filter element or several filter elements made up of resistors and capacitors. The high voltage smoothed in this way is fed to the amplitude controller via a measuring resistor. Fluctuations in the smoothed high voltage can be detected and fed to an amplifier via a capacitive divider consisting of a first capacitor and a second capacitor. The amplifier can provide an output signal which is fed to the amplitude controller and acts in phase opposition to the fluctuations of the smoothed high voltage. In this way, the fluctuations in the smoothed high voltage can be additionally dampened.

Die bei den Teilchenstrahlgeräten eingesetzten Hochspannungsversorgungseinheiten weisen den Nachteil auf, dass sie nur einen 1-Quadranten-Betrieb ermöglichen. Dies bedeutet, dass die bekannten Hochspannungsversorgungseinheiten nur Spannungswerte bereitstellen können, die einem einzelnen Quadranten zuzuordnen sind. Man spricht dann auch von einer unipolaren Spannungsversorgungseinheit, die einen Laststrom nur in einer Richtung ermöglicht. Dies wird anhand der 1 näher erläutert. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Strom-Spannungs-Verhaltens, bei der auf der Abszissenachse der Strom und auf der Ordinatenachse die Spannung aufgetragen sind. Die Abszissenachse und die Ordinatenachse schneiden sich in einem Ursprung. Der Ursprung trennt negative Stromwerte (I-) von positiven Stromwerten (I+). Darüber hinaus trennt der Ursprung negative Spannungswerte (U-) von positiven Spannungswerten (U+). Die Abszissenachse und die Ordinatenachse trennen 4 Quadranten voneinander, nämlich einen ersten Quadranten I, einen zweiten Quadranten II, einen dritten Quadranten III und einen vierten Quadranten IV. Bei der unipolaren Spannungsversorgungseinheit werden nur Spannungswerte bereitgestellt, die einem einzelnen der vorgenannten Quadranten zuzuordnen sind. Wünschenswert ist aber ein 4-Quadranten-Betrieb, so dass Spannungswerte in allen vier Quadranten (vgl. 1) bereitgestellt werden können. Das in 1 dargestellte Rechteck wird durch eine maximal erzielbare positive Spannung U+max, eine maximal erzielbare negative Spannung U-max, einen maximal erzielbaren positiven Strom I+max und einen maximal erzielbaren negativen Strom l-max begrenzt. Innerhalb des dargestellten Rechtecks soll der Arbeitsbereich einer gewünschten bipolaren Spannungsversorgungeinheit liegen. Demnach wird eine bipolare Spannungsversorgungseinheit gewünscht, welche einen Laststrom in zwei Richtungen ermöglicht. Bei weiteren Anwendungsformen ist es wünschenswert, zumindest einen 2-Quadranten-Betrieb zur Verfügung zu stellen, mit der eine unipolare Spannungsversorgungseinheit gebildet werden kann.The high-voltage supply units used in the particle beam devices have the disadvantage that they only allow 1-quadrant operation. This means that the known high-voltage supply units can only provide voltage values that can be assigned to a single quadrant. This is also referred to as a unipolar voltage supply unit, which only allows a load current in one direction. This is based on the 1 explained in more detail. 1 FIG. 12 shows a schematic representation of a current-voltage behavior, in which the current is plotted on the abscissa axis and the voltage is plotted on the ordinate axis. The abscissa axis and the ordinate axis intersect at an origin. The origin separates negative current values (I - ) from positive current values (I + ). In addition, the origin separates negative voltage values (U - ) from positive voltage values (U+). The abscissa axis and the ordinate axis separate 4 quadrants from one another, namely a first quadrant I, a second quadrant II, a third quadrant III and a fourth quadrant IV. The unipolar voltage supply unit only provides voltage values that can be assigned to one of the aforementioned quadrants. However, 4-quadrant operation is desirable, so that voltage values in all four quadrants (cf. 1 ) can be provided. This in 1 The rectangle shown is limited by a maximum achievable positive voltage U +max , a maximum achievable negative voltage U -max , a maximum achievable positive current I +max and a maximum achievable negative current I -max . The working range of a desired bipolar power supply unit should lie within the rectangle shown. Accordingly, a bipolar power supply unit is desired which allows load current in two directions. In further forms of application it is desirable to provide at least 2-quadrant operation with which a unipolar voltage supply unit can be formed.

Hinsichtlich des Standes der Technik wird ferner auf die DE 28 44 183 A1 , die US 2002/0145396 A1 , US 5 773 784 A die US 4 427 886 A die die DE 697 09 817 T2 , die US 2009/0295269 A1 sowie die DE 10 2006 035 793 A1 verwiesen.With regard to the prior art is also on the DE 28 44 183 A1 , the U.S. 2002/0145396 A1 , U.S. 5,773,784 A the U.S. 4,427,886 A the the DE 697 09 817 T2 , the U.S. 2009/0295269 A1 as well as the DE 10 2006 035 793 A1 referred.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungsversorgungseinheit und eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät sowie ein Teilchenstrahlgerät mit einer Hochspannungsversorgungseinheit anzugeben, die einen 4-Quadranten-Betrieb oder einen 2-Quadranten-Betrieb ermöglichen.The invention is based on the object of specifying a high-voltage supply unit and a circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device and a particle beam device with a high-voltage supply unit that enable 4-quadrant operation or 2-quadrant operation.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Hochspannungsversorgungseinheit zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung für ein Teilchenstrahlgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät ist durch die Merkmale des Anspruchs 12 gegeben. Ferner ist eine Widerstands-Schaltungsanordnung für eine Hochspannungsversorgungseinheit eines Teilchenstrahlgeräts durch die Merkmale des Anspruchs 15 gegeben. Ein erfindungsgemäßes Teilchenstrahlgerät ist durch die Merkmale des Anspruchs 21 gegeben. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und/oder den beigefügen Zeichnungen.According to the invention, this object is achieved with a high-voltage supply unit for providing an output voltage for a particle beam device with the features of claim 1. A circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device is given by the features of claim 12. Furthermore, a resistance circuit arrangement for a high-voltage supply unit of a particle beam device is given by the features of claim 15. A particle beam device according to the invention is given by the features of claim 21. Further features of the invention emerge from the following description, the attached claims and/or the attached drawings.

Die erfindungsgemäße Hochspannungsversorgungseinheit ist zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung für ein Teilchenstrahlgerät vorgesehen. Die Ausgangsspannung ist beispielsweise eine Gleichspannung im Bereich von (-300) kV bis 300 kV. Die Erfindung ist aber nicht auf den vorgenannten Bereich eingeschränkt. Vielmehr betrifft die Erfindung jeglichen geeigneten Bereich einer Ausgangsspannung.The high-voltage supply unit according to the invention is intended to provide an output voltage for a particle beam device. The output voltage is, for example, a DC voltage in the range from (-300) kV to 300 kV. However, the invention is not limited to the aforementioned area. Rather, the invention relates to any suitable range of output voltage.

Die erfindungsgemäße Hochspannungsversorgungseinheit weist mindestens eine erste Stromquelle zur Bereitstellung eines ersten Stroms auf. Ferner weist sie mindestens eine erste Spannungsquelle auf, die an der ersten Stromquelle über eine erste Leitung angeschlossen ist. Die erste Spannungsquelle stellt eine Betriebsspannung für die erste Stromquelle zur Verfügung. Die Hochspannungsversorgungseinheit weist ferner mindestens eine zweite Stromquelle zur Bereitstellung eines zweiten Stroms auf, wobei die zweite Stromquelle über eine zweite Leitung mit der ersten Stromquelle verbunden ist. Zur Versorgung der zweiten Stromquelle mit einer Betriebsspannung ist mindestens eine zweite Spannungsquelle mit der zweiten Stromquelle über eine dritte Leitung verbunden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die erste Spannungsquelle und die zweite Spannungsquelle als unterschiedliche Spannungsquellen ausgebildet. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die erste Spannungsquelle und die zweite Spannungsquelle als eine einzige Spannungsquelle ausgebildet. Mit anderen Worten bildet bei diesem Ausführungsbeispiel die einzige Spannungsquelle sowohl die erste Spannungsquelle als auch die zweite Spannungsquelle. Die erfindungsgemäße Hochspannungsversorgungseinheit weist darüber hinaus mindestens einen Einstell- und/oder Regelkreis zur Einstellung und/oder Regelung der Ausgangsspannung auf. Die Ausgangsspannung ist eine Hochspannung, welche mindestens einer Hochspannungsbaueinheit des Teilchenstrahlgeräts zur Verfügung gestellt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird an mindestens eine Hochspannungsbaueinheit des Teilchenstrahlgeräts die Ausgangsspannung angelegt.The high-voltage supply unit according to the invention has at least one first current source for providing a first current. Furthermore, it has at least one first voltage source, which is connected to the first current source via a first line. The first voltage source provides an operating voltage for the first current source. The high-voltage supply unit also has at least one second current source for providing a second current, the second current source being connected to the first current source via a second line. At least one second voltage source is connected to the second current source via a third line in order to supply the second current source with an operating voltage. In one embodiment of the invention, the first voltage source and the second voltage source are designed as different voltage sources. In a further embodiment of the invention, the first voltage source and the second voltage source are designed as a single voltage source. In other words, in this exemplary embodiment, the single voltage source forms both the first voltage source and the second voltage source. The high-voltage supply unit according to the invention also has at least one setting and/or control circuit for setting and/or controlling the output voltage. The output voltage is a high voltage, which is made available to at least one high-voltage assembly of the particle beam device. In other words, the output voltage is applied to at least one high-voltage assembly of the particle beam device.

Die erfindungsgemäße Hochspannungsversorgungseinheit weist auch eine optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung auf, welche den Einstell- und/oder Regelkreis mit der ersten Stromquelle und/oder der zweiten Stromquelle verbindet. Mittels der Kopplungseinrichtung ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung möglich, durch Signale des Einstell- und/oder Regelkreises die erste Stromquelle und/oder die zweite Stromquelle einzustellen und/oder zu regeln. Insbesondere ist es demnach vorgesehen, dass der zweite Strom bei der vorgenannten Ausführungsform mittels der Signale des Einstell- und/oder Regelkreises eingestellt und/oder geregelt wird.The high-voltage supply unit according to the invention also has an optical and/or electronic coupling device which connects the adjustment and/or control circuit to the first power source and/or the second power source. In one embodiment of the invention, the coupling device makes it possible to set and/or control the first current source and/or the second current source using signals from the setting and/or control circuit. In particular, provision is therefore made for the second current to be set and/or controlled in the aforementioned embodiment by means of the signals of the setting and/or control circuit.

Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit mindestens ein Rückführwiderstand vorgesehen. Der Rückführwiderstand ist sowohl mit dem Einstell- und/oder Regelkreis, der ersten Stromquelle als auch mit der zweiten Stromquelle über Leitungen verbunden. Genauer gesagt ist der Rückführwiderstand mit dem Einstell- und/oder Regelkreis durch eine vierte Leitung verbunden. Ferner ist der Rückführwiderstand mit der ersten Stromquelle durch eine fünfte Leitung verbunden. Darüber hinaus ist der Rückführwiderstand mit der zweiten Stromquelle durch eine sechste Leitung verbunden. Durch den Rückführwiderstand fließt ein dritter Strom. Der Rückführwiderstand, die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle sind darüber hinaus durch eine siebte Leitung mit einem Hochspannungsanschluss verbunden, durch welche ein vierter Strom fließt. Mindestens zwei der vorgenannten Leitungen können identisch oder zumindest teilweise identisch sein.Furthermore, at least one feedback resistor is provided in the high-voltage supply unit according to the invention. The feedback resistor is connected to the setting and/or control loop, the first current source and the second current source via lines. More precisely, the feedback resistor is connected to the adjustment and/or regulation circuit by a fourth line. Furthermore, the feedback resistor is connected to the first current source through a fifth line. In addition, the feedback resistor is connected to the second current source through a sixth line. A third current flows through the feedback resistor. The feedback resistor, the first current source and the second current source are also connected to a high-voltage terminal by a seventh line through which a fourth current flows. At least two of the aforementioned lines can be identical or at least partially identical.

Die Erfindung beruht darauf, dass erkannt wurde, dass mittels einer unipolaren ersten Stromquelle und einer unipolaren zweiten Stromquelle eine bipolare Spannungsversorgungseinheit ausgebildet werden kann, welche einen Laststrom in zwei Richtungen ermöglicht. Mit anderen Worten ausgedrückt kann die erfindungsgemäße Hochspannungsversorgungseinheit im 4-Quadranten-Betrieb betrieben werden. Im 4-Quadranten-Betrieb sind die erste Spannungsquelle und die zweite Spannungsquelle als unterschiedliche Spannungsquellen ausgebildet. Wenn die erste Spannungsquelle und die zweite Spannungsquelle als eine einzige Spannungsquelle ausgebildet sind, dann wird eine unipolare Spannungsversorgungseinheit bereitgestellt, die einen 2-Quadranten-Betrieb ermöglicht.The invention is based on the fact that it was recognized that a bipolar voltage supply unit can be formed by means of a unipolar first current source and a unipolar second current source, which allows a load current in two directions. In other words, the high-voltage supply unit according to the invention can be operated in 4-quadrant operation. In 4-quadrant operation, the first voltage source and the second voltage source are designed as different voltage sources. If the first voltage source and the second voltage source are designed as a single voltage source, then a unipolar voltage supply unit is provided that enables 2-quadrant operation.

Beispielsweise dient die erste Stromquelle dem Vorgeben eines maximalen positiven Stroms I+max, der in dem ersten Quadranten I und dem vierten Quadranten IV erzielt werden soll (vgl. 1). Beispielsweise stellt die zweite Stromquelle, die mit der ersten Stromquelle in Reihe geschaltet ist, den 4-Quadranten-Betrieb der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit sicher. Die zweite Stromquelle bestimmt den betragsmäßig maximalen negativen Strom I-max in dem zweiten Quadranten II und dem dritten Quadranten III (vgl. 1). Bei der Erfindung ist es insbesondere vorgesehen, die Ausgangsspannung über den im Rückführwiderstand fließenden dritten Strom mittels des Einstell- und/oder Regelkreises auszuregeln. Der zweite Strom wird dann mittels des Einstell- und/oder Regelkreises derart eingestellt und geregelt, dass beispielsweise gilt: I 2 = I 1 I 3 I 4

Figure DE102015207484B4_0001
wobei I1 der erste Strom, I2 der zweite Strom, I3 der dritte Strom und I4 der vierte Strom sind.For example, the first current source is used to specify a maximum positive current I +max that is to be achieved in the first quadrant I and the fourth quadrant IV (cf. 1 ). For example, the second power source, which is connected in series with the first power source, ensures 4-quadrant operation of the high-voltage power supply unit according to the invention. The second current source determines the absolute maximum negative current I -max in the second quadrant II and the third quadrant III (cf. 1 ). In the case of the invention, provision is made in particular for the output voltage to be corrected via the third current flowing in the feedback resistor by means of the adjustment and/or control circuit. The second current is then set and controlled by means of the setting and/or control circuit in such a way that, for example, the following applies: I 2 = I 1 I 3 I 4
Figure DE102015207484B4_0001
where I 1 is the first current, I 2 is the second current, I 3 is the third current and I 4 is the fourth current.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Stromquelle als einstellbare Stromquelle ausgebildet ist und dass die zweite Stromquelle als Konstant-Stromquelle ausgebildet ist. Der Einstell- und/oder Regelkreis wirkt dann auf die erste Stromquelle derart, dass der erste Strom einstellbar ist. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Stromquelle als Konstant-Stromquelle ausgebildet ist und dass die zweite Stromquelle als einstellbare Stromquelle ausgebildet ist. Wiederum alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass sowohl die erste Stromquelle als auch die zweite Stromquelle jeweils als einstellbare Stromquelle ausgebildet sind. Der Einstell- und/oder Regelkreis wirkt dann sowohl auf die erste Stromquelle als auch auf die zweite Stromquelle derart, dass sowohl der erste Strom als auch der zweite Strom einstellbar sind. Dadurch verringern sich bei gleichem maximalem Ausgangsstrom Imax die Verlustleistungen sowohl in den beiden Stromquellen als auch in der Hochspannungsversorgungseinheit.In one embodiment of the high-voltage supply unit according to the invention, it is additionally or alternatively provided that the first current source is designed as an adjustable current source and that the second current source is designed as a constant current source. The setting and/or control circuit then acts on the first current source in such a way that the first current can be set. As an alternative to this, provision is made for the first current source to be in the form of a constant current source and for the second current source to be in the form of an adjustable current source. Again as an alternative to this, it is provided that both the first current source and the second current source are each designed as an adjustable current source. The adjustment and/or control circuit then acts both on the first current source and on the second current source in such a way that both the first current and the second current can be adjusted. With the same maximum output current Imax, this reduces the power losses both in the two current sources and in the high-voltage supply unit.

Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der Rückführwiderstand als Widerstandskette ausgebildet ist. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass der Rückführwiderstand n Widerstände aufweist, wobei n eine ganze Zahl ist und die n Widerstände in Reihe geschaltet sind. Beispielsweise ist n eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 800, beispielsweise im Bereich von 200 bis 600 oder beispielsweise im Bereich von 300 bis 500. Bei einem Ausführungsbeispiel ist n beispielsweise 400. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die n Widerstände identisch ausgebildet sind und jeweils einen identischen Widerstandswert aufweisen.In yet another embodiment of the high-voltage supply unit according to the invention, provision is additionally or alternatively made for the feedback resistor to be in the form of a chain of resistors. For example, it is provided that the feedback resistor has n resistors, where n is an integer and the n resistors are connected in series. For example, n is an integer in the range from 2 to 800, for example in the range from 200 to 600 or for example in the range from 300 to 500. In one embodiment, n is 400, for example. In particular, it is provided that the n resistors are of identical design and each have an identical resistance value.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass der Rückführwiderstand zusätzlich eine Halterung, beispielsweise eine Leiterplatte oder eine freie Verdrahtung, aufweist, an welcher die n Widerstände angeordnet sind. Darüber hinaus weist der Rückführwiderstand eine Kühleinheit auf. Die Kühleinheit ist mit den n Widerständen thermisch gekoppelt. Mit anderen Worten ausgedrückt existiert ein Temperaturfluss zwischen den n Widerständen und der Kühleinheit. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Kühleinheit zu jedem der n Widerstände einen identischen Wärmewiderstand aufweist. Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass zwischen der Halterung und der Kühleinheit mindestens eine wärmeleitende Isolierung angeordnet ist. Die wärmeleitende Isolierung ist elektrisch nicht leitend und wird daher als Isolierung bezeichnet. Sie ist aber wärmeleitend. Die wärmeleitende Isolierung ist beispielsweise als ein Verguss insbesondere in Form einer Masse aus Epoxy oder aus Polyurethan oder in Form einer Isolierflüssigkeit ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann die wärmeleitende Isolierung auch aus Silikon ausgebildet sein. Ferner ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Kühleinheit derart an der wärmeleitenden Isolierung angeordnet ist, dass die Kühleinheit die wärmeleitende Isolierung berührt. Beispielsweise ist es auch vorgesehen, dass die wärmeleitende Isolierung jeden der n Widerstände berührt. Sämtliche vorgenannten Ausführungsbeispiele gewährleisten, dass die n Widerstände einen im Wesentlichen identischen Wärmewiderstand zu der Kühleinheit haben. Demnach stellt sich für alle n Widerstände dieselbe Temperaturdifferenz zwischen den n Widerständen und der Kühleinheit ein. Der Temperaturkoeffizient von Widerständen (also die Abhängigkeit des Widerstandswertes von der Temperatur) streut statistisch um einen mittleren Temperaturkoeffizienten. Bei Präzisionswiderständen kann diese Streuung der Temperaturkoeffizienten sehr klein sein, insbesondere klein gegen den mittleren Temperaturkoeffizienten. Durch die oben beschriebene gleiche Temperatur in den n Widerständen wird eine Änderung oder Drift eines Widerstands-Teilerverhältnisses der Widerstandskette aufgrund des mittleren Temperaturkoeffizienten und einer Änderung der gemeinsamen Temperatur der n Widerstände vermieden. Die Ausgangsspannung bleibt daher stabiler und unterliegt kaum messbaren Schwankungen oder Driften.In a further exemplary embodiment, it is provided that the feedback resistor additionally has a holder, for example a printed circuit board or free wiring, on which the n resistors are arranged. In addition, the feedback resistor has a cooling unit. The cooling unit is thermally coupled to the n resistors. In other words, there is a temperature flow between the n resistors and the cooling unit. In particular, it is provided that the cooling unit has an identical thermal resistance to each of the n resistors. In a further embodiment of the high-voltage supply unit according to the invention, it is additionally or alternatively provided that at least one thermally conductive insulation is arranged between the holder and the cooling unit. The thermally conductive insulation is not electrically conductive and is therefore called insulation. But it is thermally conductive. The thermally conductive insulation is designed, for example, as a casting, in particular in the form of a compound made of epoxy or polyurethane, or in the form of an insulating liquid. In addition or as an alternative to this, the thermally conductive insulation can also be made of silicone. Furthermore, it is additionally or alternatively provided that the cooling unit is arranged on the thermally conductive insulation in such a way that the cooling unit touches the thermally conductive insulation. For example, it is also envisaged that the thermally conductive insulation touches each of the n resistors. All of the above embodiments ensure that the n resistors have a substantially identical thermal resistance to the cooling unit. Accordingly, the same temperature difference between the n resistors and the cooling unit occurs for all n resistors. The temperature coefficient of resistors (i.e. the dependence of the resistance value on the temperature) statistically scatters around an average temperature coefficient. In the case of precision resistors, this scattering of the temperature coefficients can be very small, especially small compared to the average temperature coefficient. The same temperature in the n resistors described above avoids a change or drift of a resistor divider ratio of the resistor chain due to the average temperature coefficient and a change in the common temperature of the n resistors. The output voltage therefore remains more stable and is hardly subject to any measurable fluctuations or drifts.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Spannungskoeffizienten der n Widerstände im Wesentlichen identisch sind. Der Spannungskoeffizient eines Widerstands beschreibt die Abhängigkeit des Widerstands von einer angelegten Spannung. Wie oben bereits erwähnt, ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass jeder der n Widerstände identisch ausgebildet ist. Wie weiter unten noch im Einzelnen erläutert wird, ist dann eine Teilspannung des Rückführwiderstands unabhängig von den Spannungskoeffizienten der n Widerstände. Somit ist der Rückführwiderstand im Grunde ein Spannungsteiler, der sich bis zur Maximalspannung eines Teilwiderstands (also einem der n Widerstände) multipliziert mit der Anzahl der n Widerstände linear verhält. Wenn die Maximalspannung eines Teilwiderstands 100 V und die Anzahl der Widerstände 400 beträgt, dann ist die Linearität in einem Spannungsbereich bis zu 40 kV gegeben. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass das vorgenannte Zahlenbeispiel nur beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen ist.In a further embodiment of the invention, it is additionally or alternatively provided that the voltage coefficients of the n resistors are essentially identical. The voltage coefficient of a resistor describes the dependence of the resistance on an applied voltage. As already mentioned above, provision is additionally or alternatively made for each of the n resistors to be of identical design. As will be explained in detail further below, a partial voltage of the feedback resistor is then independent of the voltage coefficients of the n resistors. So the feedback resistor is basically a voltage divider that behaves linearly up to the maximum voltage of a partial resistor (i.e. one of the n resistors) multiplied by the number of n resistors. If the maximum voltage of a partial resistor is 100 V and the number of resistors is 400, then linearity is given in a voltage range up to 40 kV. It is explicitly pointed out that the aforementioned numerical example is only to be understood as an example and not as a restriction.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle in Reihe geschaltet sind. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist die Ausgangsspannung der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit bipolar.In one embodiment of the high-voltage supply unit according to the invention, it is additionally or alternatively provided that the first power source and the second power source are connected in series. In addition or as an alternative to this, the output voltage of the high-voltage supply unit according to the invention is bipolar.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Hochspannungsversorgungseinheit mindestens eine Rückführeinheit mit mindestens einem kapazitiven Spannungsteiler aufweist, wobei die Rückführeinheit mit dem Rückführwiderstand verbunden ist. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die Rückführeinheit parallel zu dem Rückführwiderstand geschaltet ist. Hierdurch ist es möglich, eine Änderung der Ausgangsspannung schneller zu messen und somit den durch den Rückführwiderstand fließenden dritten Strom schneller zu bestimmen. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, mittels des Einstell- und/oder Regelkreises den zweiten Strom der zweiten Stromquelle schneller einzustellen und/oder zu regeln. Ferner ermöglicht es die Rückführeinheit, die Restwelligkeit und ein Rauschen der Ausgangsspannung aufgrund einer höheren Empfindlichkeit bei der Bestimmung des dritten Stroms zu reduzieren. Der Begriff Restwelligkeit wird nachfolgend erläutert. Die Gleichspannung wird beispielsweise durch eine Gleichrichtung einer Wechselspannung erzeugt. Oft entsteht dabei eine Spannung, die eine Überlagerung einer Gleichspannung und einer Wechselspannung ist. Um die Wechselspannung soweit wie möglich zu unterdrücken, werden beispielsweise Glättungskondensatoren eingesetzt, welche die Spannung im Wesentlichen glätten, also den Anteil der Wechselspannung reduzieren. Der Anteil der Wechselspannung in der Spannung nach der Glättung wird als Restwelligkeit bezeichnet. Diese kann mit der vorstehenden Ausführungsform reduziert werden.In a further embodiment of the high-voltage supply unit according to the invention, provision is additionally or alternatively made for the high-voltage supply unit to have at least one feedback unit with at least one capacitive voltage divider, the feedback unit being connected to the feedback resistor. For example, it is provided that the feedback unit is connected in parallel with the feedback resistor. This makes it possible to measure a change in the output voltage more quickly and thus to determine the third current flowing through the feedback resistor more quickly. This makes it possible, for example, to use the setting and/or control circuit to set and/or control the second current of the second current source more quickly. Furthermore, the feedback unit makes it possible to reduce the residual ripple and noise of the output voltage due to higher sensitivity when determining the third current. The term residual ripple is explained below. The DC voltage is generated, for example, by rectifying an AC voltage. This often creates a voltage that is a superimposition of a DC voltage and an AC voltage. In order to suppress the AC voltage as far as possible, smoothing capacitors are used, for example, which essentially smooth the voltage, ie reduce the proportion of the AC voltage. The proportion of AC voltage in the voltage after smoothing is referred to as residual ripple. This can be reduced with the above embodiment.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der kapazitive Spannungsteiler einen ersten Kondensator und einen zweiten Kondensator aufweist, wobei der zweite Kondensator die Kapazität Null aufweist. Dies entspricht dann einem Teilerverhältnis von 1. Dies wird weiter unten näher erläutert.In a further embodiment it is provided that the capacitive voltage divider has a first capacitor and a second capacitor, the second capacitor having zero capacitance. This then corresponds to a divider ratio of 1. This is explained in more detail below.

Die Erfindung betrifft auch eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist mindestens eine Hochspannungsversorgungseinheit zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung auf. Die Hochspannungsversorgungseinheit kann jegliche Ausgestaltung aufweisen. Bei einer Ausführungsform ist die Hochspannungsversorgungseinheit beispielsweise eine Hochspannungsversorgungseinheit mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale. Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Hochspannungsversorgungseinheit als Hochspannungsversorgungseinheit im 1-Quadrantenbetrieb oder im 2-Quadrantenbetrieb ausgebildet.The invention also relates to a circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device. The circuit arrangement according to the invention has at least one high-voltage supply unit for providing an output voltage. The high-voltage supply unit can have any configuration. In one embodiment, the high-voltage supply unit is, for example, a high-voltage supply unit with at least one of the features mentioned above or below or with a combination of at least two of the features mentioned above or below. In an alternative embodiment, the high-voltage supply unit is designed as a high-voltage supply unit in 1-quadrant operation or in 2-quadrant operation.

Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mindestens eine Rauschunterdrückungseinheit auf, welche über mindestens eine Verbindungsleitung mit der Hochspannungsversorgungseinheit zum Leiten der Ausgangsspannung der Hochspannungsversorgungseinheit in die Rauschunterdrückungseinheit verbunden ist. Die Rauschunterdrückungseinheit umfasst mindestens eine Rauschmesseinrichtung zum Erfassen eines Rauschens der Ausgangsspannung sowie mindestens eine Verstärker-Filter-Einheit, wobei die Verstärker-Filter-Einheit durch eine achte Leitung mit der Rauschmesseinrichtung verbunden ist. Darüber hinaus umfasst die Rauschunterdrückungseinheit mindestens einen Regelkreis (nachfolgend Rauschregelkreis genannt), wobei der Rauschregelkreis mit der Verstärker-Filter-Einheit durch eine neunte Leitung verbunden ist und wobei der Rauschregelkreis durch eine zehnte Leitung mit der Rauschmesseinrichtung verbunden ist. Darüber hinaus umfasst die Rauschunterdrückungseinheit mindestens einen Hochspannungsanschluss, an dem die Hochspannung anliegt, wobei der Hochspannungsanschluss mit dem Rauschregelkreis durch eine elfte Leitung verbunden ist.In addition, the circuit arrangement according to the invention has at least one noise suppression unit, which is connected via at least one connecting line to the high-voltage supply unit for conducting the output voltage of the high-voltage supply unit into the noise suppression unit. The noise suppression unit comprises at least one noise measurement device for detecting noise in the output voltage and at least one amplifier/filter unit, the amplifier/filter unit being connected to the noise measurement device by an eighth line. In addition, the noise suppression unit comprises at least one control circuit (hereinafter referred to as noise control circuit), the noise control circuit being connected to the amplifier/filter unit by a ninth line and the noise control circuit being connected to the noise measurement device by a tenth line. In addition, the noise suppression unit comprises at least one high-voltage connection to which the high voltage is applied, the high-voltage connection being connected to the noise control circuit by an eleventh line.

Die vorgenannte Schaltungsanordnung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Verbesserung des Rauschens der Hochspannungsversorgungseinheit dadurch erzielt werden kann, dass ein Unterdrücken des Rauschens der Hochspannungsversorgungseinheit am Ausgangsanschluss der Hochspannungsversorgungseinheit erfolgt. Mit anderen Worten ausgedrückt erfolgt die Rauschunterdrückung unter Verwendung der Ausgangsspannung - also der Hochspannung -, welche mit einem Mess- und Regelkreis erfasst und unterdrückt wird. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit der Rauschunterdrückungseinheit weist den Vorteil auf, dass die Rauschunterdrückung nicht in der Hochspannungsversorgungseinheit und in deren Einstell- und/oder Regelkreis erfolgt, sondern im Grunde direkt auf die Ausgangsspannung der Hochspannungsversorgungseinheit wirkt, beispielsweise auf die Ausgangsspannung addiert wird. Es hat sich gezeigt, dass die Rauschunterdrückung dann besonders einfach und wirkungsvoll ist.The aforementioned circuit arrangement is based on the finding that the noise of the high-voltage supply unit can be improved by suppressing the noise of the high-voltage supply unit at the output terminal of the high-voltage supply unit. In other words, the noise is suppressed using the output voltage - i.e. the high voltage - which is recorded and suppressed with a measuring and control circuit. The circuit arrangement according to the invention with the noise suppression unit has the advantage that the noise suppression does not take place in the high-voltage supply unit and in its adjustment and/or control circuit, but basically acts directly on the output voltage of the high-voltage supply unit, for example it is added to the output voltage. It has been shown that noise suppression is then particularly simple and effective.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Rauschmesseinrichtung einen Spannungsteiler umfasst. Beispielsweise ist der Spannungsteiler als ein kapazitiver Spannungsteiler ausgebildet. Bei einem Ausführungsbeispiel kann einer der Kondensatoren des kapazitiven Spannungsteilers auch eine Kapazität von Null aufweisen. Dies entspricht dann einem Teilerverhältnis von 1. Dies wird weiter unten näher erläutert.In one embodiment of the circuit arrangement according to the invention, it is additionally or alternatively provided that the noise measuring device comprises a voltage divider. For example, the voltage divider is designed as a capacitive voltage divider. In one embodiment, one of the capacitors of the capacitive voltage divider may also have zero capacitance. This then corresponds to a divider ratio of 1. This is explained in more detail below.

Die Erfindung betrifft auch eine Widerstands-Schaltungsanordnung für eine Hochspannungsversorgungseinheit eines Teilchenstrahlgeräts. Beispielsweise ist die Hochspannungsversorgungseinheit eine Hochspannungsversorgungseinheit mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale. Die erfindungsgemäße Widerstands-Schaltungsanordnung weist n Widerstände auf, wobei n eine ganze Zahl ist und die n Widerstände in Reihe geschaltet sind. Beispielsweise ist n eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 800, beispielsweise im Bereich von 200 bis 600 oder beispielsweise im Bereich von 300 bis 500. Bei einem Ausführungsbeispiel ist n beispielsweise 400. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die n Widerstände identisch ausgebildet sind und jeweils einen identischen Widerstandswert aufweisen.The invention also relates to a resistance circuit arrangement for a high-voltage supply unit of a particle beam device. For example, the high-voltage supply unit is a high-voltage supply unit with at least one of the features mentioned above or below or with a combination of at least two of the features mentioned above or below. The resistance circuit arrangement according to the invention has n resistances, where n is an integer and the n resistances are connected in series. For example, n is an integer in the range from 2 to 800, for example in the range from 200 to 600 or for example in the range from 300 to 500. In one embodiment, n is 400, for example. In particular, it is provided that the n resistors are of identical design and each have an identical resistance value.

Ferner weist die erfindungsgemäße Widerstands-Schaltungsanordnung eine Halterung, beispielsweise in Form einer Leiterplatte oder in Form einer freien Verdrahtung, auf, an welcher die n Widerstände angeordnet sind. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Widerstands-Schaltungsanordnung eine Kühleinheit auf. Die Kühleinheit ist mit den n Widerständen thermisch gekoppelt. Mit anderen Worten ausgedrückt existiert ein Temperaturfluss zwischen den n Widerständen und der Kühleinheit. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Kühleinheit zu jedem der n Widerstände einen identischen Wärmewiderstand aufweist. Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Widerstands-Schaltungsanordnung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass zwischen der Halterung und der Kühleinheit mindestens eine wärmeleitende Isolierung angeordnet ist. Die wärmeleitende Isolierung ist elektrisch nicht leitend und wird daher als Isolierung bezeichnet. Sie ist aber wärmeleitend. Die wärmeleitende Isolierung ist beispielsweise als ein Verguss insbesondere in Form einer Masse aus Epoxy oder aus Polyurethan oder in Form einer Isolierflüssigkeit ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann die wärmeleitende Isolierung auch aus Silikon ausgebildet sein. Furthermore, the resistance circuit arrangement according to the invention has a mount, for example in the form of a printed circuit board or in the form of free wiring, on which the n resistors are arranged. In addition, the resistance circuit arrangement according to the invention has a cooling unit. The cooling unit is thermally coupled to the n resistors. In other words, there is a temperature flow between the n resistors and the cooling unit. In particular, it is provided that the cooling unit has an identical thermal resistance to each of the n resistors. In a further embodiment of the resistance circuit arrangement according to the invention, it is additionally or alternatively provided that at least one thermally conductive insulation is arranged between the holder and the cooling unit. The thermally conductive insulation is not electrically conductive and is therefore called insulation. But it is thermally conductive. The thermally conductive insulation is designed, for example, as a casting, in particular in the form of a compound made of epoxy or polyurethane, or in the form of an insulating liquid. In addition or as an alternative to this, the thermally conductive insulation can also be made of silicone.

Ferner ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Kühleinheit derart an der wärmeleitenden Isolierung angeordnet ist, dass die Kühleinheit die wärmeleitende Isolierung berührt. Beispielsweise ist es auch vorgesehen, dass die wärmeleitende Isolierung jeden der n Widerstände berührt. Sämtliche vorgenannten Ausführungsbeispiele gewährleisten, dass die n Widerstände einen im Wesentlichen identischen Wärmewiderstand zu der Kühleinheit haben. Demnach stellt sich für alle n Widerstände dieselbe Temperaturdifferenz zwischen den n Widerständen und der Kühleinheit ein. Hierdurch wird eine Änderung oder Drift eines Widerstandsteilerverhältnisses aufgrund des mittleren Temperaturkoeffizienten und einer Änderung der gemeinsamen Temperatur der n Widerstände vermieden.Furthermore, it is additionally or alternatively provided that the cooling unit is arranged on the thermally conductive insulation in such a way that the cooling unit touches the thermally conductive insulation. For example, it is also envisaged that the thermally conductive insulation touches each of the n resistors. All of the above embodiments ensure that the n resistors have a substantially identical thermal resistance to the cooling unit. Accordingly, the same temperature difference between the n resistors and the cooling unit occurs for all n resistors. This avoids a change or drift of a resistance divider ratio due to the average temperature coefficient and a change in the common temperature of the n resistors.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Spannungskoeffizienten der n Widerstände im Wesentlichen identisch sind. Der Spannungskoeffizient eines Widerstands beschreibt die Abhängigkeit des Widerstands von einer angelegten Spannung. Es ist bei diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass jeder der n Widerstände identisch ausgebildet ist und insbesondere einen identischen Widerstandswert aufweist. Wie weiter unten noch im Einzelnen erläutert wird, ist dann eine Teilspannung der Reihenschaltung der n Widerstände unabhängig von den Spannungskoeffizienten der n Widerstände. Somit ist die Reihenschaltung im Grunde ein Spannungsteiler, der sich bis zur Maximalspannung eines Teilwiderstands multipliziert mit der Anzahl n der Widerstände linear verhält. Hierzu wird auf die bereits weiter oben gemachten Ausführungen verwiesen, die auch hier gelten.In a further embodiment, provision is additionally or alternatively made for the voltage coefficients of the n resistors to be essentially identical. The voltage coefficient of a resistor describes the dependence of the resistance on an applied voltage. In this exemplary embodiment, it is additionally or alternatively provided that each of the n resistors is of identical design and in particular has an identical resistance value. As will be explained in detail further below, a partial voltage of the series connection of the n resistors is then independent of the voltage coefficients of the n resistors. Thus, the series circuit is basically a voltage divider that behaves linearly up to the maximum voltage of a partial resistor multiplied by the number n of resistors. In this regard, reference is made to the statements made above, which also apply here.

Die Erfindung betrifft auch ein Teilchenstrahlgerät zur Analyse und/oder Bearbeitung eines Objekts. Das Teilchenstrahlgerät weist mindestens einen Strahlerzeuger zur Erzeugung eines Teilchenstrahls mit geladenen Teilchen und mindestens eine Objektivlinse zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf das Objekt auf. Als geladene Teilchen sind beispielsweise Elektronen oder Ionen vorgesehen. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät mit mindestens einem Detektor zur Detektion von Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung versehen, wobei die Wechselwirkungsteilchen und/oder die Wechselwirkungsstrahlung aufgrund einer Wechselwirkung des Teilchenstrahls mit dem Objekt entstehen. Die Wechselwirkungsteilchen sind beispielsweise Elektronen. Insbesondere werden Elektronen vom Objekt emittiert (die sogenannten Sekundärelektronen). Auch Elektronen des Primärelektronenstrahls, die am Objekt gestreut werden, werden beispielsweise detektiert. Insbesondere ist es vorgesehen, Elektronen des Primärelektronenstrahls, die am Objekt zurückgestreut werden, zu detektieren (die sogenannten Rückstreuelektronen). Als Wechselwirkungsstrahlung wird beispielsweise Kathodolumineszenzlicht oder werden Röntgenstrahlen detektiert.The invention also relates to a particle beam device for analyzing and/or processing an object. The particle beam device has at least one beam generator for generating a particle beam with charged particles and at least one objective lens for focusing the particle beam onto the object. Electrons or ions, for example, are provided as charged particles. In addition, the particle beam device according to the invention is provided with at least one detector for detecting interaction particles and/or interaction radiation, the interaction particles and/or the interaction radiation arising as a result of an interaction of the particle beam with the object. The interaction particles are, for example, electrons. In particular, electrons are emitted from the object (the so-called secondary electrons). Electrons of the primary electron beam that are scattered on the object are also detected, for example. In particular, provision is made for detecting electrons of the primary electron beam that are backscattered by the object (the so-called backscattered electrons). For example, cathodoluminescent light or X-rays are detected as interaction radiation.

Das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät weist darüber hinaus mindestens eine Hochspannungsbaueinheit auf, an der eine Hochspannung anliegt. Als Hochspannungsbaueinheit wird jede Baueinheit eines Teilchenstrahlgeräts verstanden, an dem eine Hochspannung anliegt oder angelegt werden kann. Beispielsweise ist/sind dies der Strahlerzeuger des Teilchenstrahlgeräts und/oder eine Elektrode des Teilchenstrahlgeräts. Das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät weist darüber hinaus eine Hochspannungsversorgungseinheit mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale auf. Zusätzlich oder alternativ hierzu weist das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät eine Schaltungsanordnung mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale auf. Wiederum zusätzlich oder alternativ hierzu weist das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät eine Widerstands-Schaltungsanordnung mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale auf.The particle beam device according to the invention also has at least one high-voltage assembly to which a high voltage is applied. A high-voltage assembly is understood to be any assembly of a particle beam device to which a high voltage is or can be applied. For example, this is/are the beam generator of the particle beam device and/or an electrode of the particle beam device. The particle beam device according to the invention also has a high-voltage supply unit with at least one of the features mentioned above or below or with a combination of at least two of the features mentioned above or below. In addition or as an alternative to this, the particle beam device according to the invention has a circuit arrangement with at least one of the features mentioned above or below or with a combination of at least two of the features mentioned above or below. In addition or as an alternative to this, the particle beam device according to the invention has a resistance circuit arrangement with at least one of the features mentioned above or below or with a combination of at least two of the features mentioned above or below.

Es ist insbesondere vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät als Elektronenstrahlgerät und/oder als lonenstrahlgerät ausgebildet ist. Beispielsweise ist das Elektronenstrahlgerät als Elektronenstrahlgerät mit Korrekturelementen zur Korrektur von Abbildungsfehlern, beispielsweise chromatische und/oder sphärische Aberrationen, ausgebildet.In particular, it is provided that the particle beam device according to the invention is designed as an electron beam device and/or as an ion beam device. For example, the electron beam device is designed as an electron beam device with correction elements for correcting imaging errors, for example chromatic and/or spherical aberrations.

Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben.

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Strom-Spannungs-Verhältnisses einer Spannungsversorgungseinheit;
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahlgeräts in Form eines SEM;
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Kombinationsgeräts mit einem Elektronenstrahlgerät und einem lonenstrahlgerät;
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Teilchenstrahlgeräts mit einem System zur Korrektur von chromatischer Aberration und sphärischer Aberration;
  • 5 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Teilchenstrahlgeräts gemäß 4;
  • 6 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Hochspannungsversorgungseinheit;
  • 7 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform der Hochspannungsversorgungseinheit;
  • 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Hochspannungsversorgungseinheit;
  • 9 zeigt eine schematische Teilansicht einer Ausführungsform eines Rückführwiderstands;
  • 10 zeigt eine schematische Seitenansicht des Rückführwiderstands gemäß 9;
  • 10A zeigt eine weitere Ansicht des Rückführwiderstands gemäß 9;
  • 11 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltbildes einer Hochspannungsversorgungseinheit mit einer Rauschunterdrückungseinheit;
  • 12 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltbildes einer weiteren Hochspannungsversorgungseinheit mit einer Rauschunterdrückungseinheit; sowie
  • 13 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltbildes einer noch weiteren Hochspannungsversorgungseinheit mit einer Rauschunterdrückungseinheit.
Further practical embodiments and advantages of the invention are described below in connection with the drawings.
  • 1 shows a schematic representation of a current-voltage ratio of a voltage supply unit;
  • 2 shows a schematic representation of a particle beam device in the form of an SEM;
  • 3 shows a schematic representation of a combination device with an electron beam device and an ion beam device;
  • 4 shows a schematic representation of a further particle beam device with a system for correcting chromatic aberration and spherical aberration;
  • 5 shows a further schematic representation of the particle beam device according to FIG 4 ;
  • 6 shows a schematic block diagram of a high-voltage supply unit;
  • 7 shows a schematic block diagram of an embodiment of the high-voltage supply unit;
  • 8th shows another embodiment of the high-voltage power supply unit;
  • 9 Figure 12 shows a schematic partial view of an embodiment of a feedback resistor;
  • 10 FIG. 12 shows a schematic side view of the feedback resistor according to FIG 9 ;
  • 10A shows another view of the feedback resistor according to FIG 9 ;
  • 11 Fig. 12 shows a schematic representation of a circuit diagram of a high-voltage power supply unit with a noise suppression unit;
  • 12 shows a schematic representation of a circuit diagram of a further high-voltage supply unit with a noise suppression unit; such as
  • 13 FIG. 12 shows a schematic representation of a circuit diagram of yet another high-voltage power supply unit with a noise suppression unit.

Die Erfindung wird nun mittels Teilchenstrahlgeräten in Form eines SEM und in Form eines Kombinationsgeräts, das eine Elektronenstrahlsäule und eine Ionenstrahlsäule aufweist, näher erläutert. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung bei jedem Teilchenstrahlgerät, insbesondere bei jedem Elektronenstrahlgerät und/oder jedem lonenstrahlgerät eingesetzt werden kann.The invention will now be explained in more detail using particle beam devices in the form of an SEM and in the form of a combination device which has an electron beam column and an ion beam column. It is expressly pointed out that the invention can be used in any particle beam device, in particular in any electron beam device and/or any ion beam device.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines SEM 100. Das SEM 100 weist einen ersten Strahlerzeuger in Form einer Elektronenquelle 101 auf, welche als Kathode ausgebildet ist. Ferner ist das SEM 100 mit einer Extraktionselektrode 102 sowie mit einer Anode 103 versehen, die auf ein Ende eines Strahlführungsrohrs 104 des SEM 100 aufgesetzt ist. Beispielsweise ist die Elektronenquelle 101 als thermischer Feldemitter ausgebildet. Die Erfindung ist allerdings nicht auf eine derartige Elektronenquelle 101 eingeschränkt. Vielmehr ist jede Elektronenquelle verwendbar. 2 shows a schematic representation of an SEM 100. The SEM 100 has a first beam generator in the form of an electron source 101, which is designed as a cathode. Furthermore, the SEM 100 is provided with an extraction electrode 102 and an anode 103 which is placed on one end of a beam guiding tube 104 of the SEM 100 . For example, the electron source 101 is designed as a thermal field emitter. However, the invention is not restricted to such an electron source 101 . Rather, any electron source can be used.

Die Elektronenquelle 101 liegt auf einem Hochspannungspotential. Elektronen, die aus der Elektronenquelle 101 austreten, bilden einen Primärelektronenstrahl. Die Elektronen werden aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen der Elektronenquelle 101 und der Anode 103 auf Anodenpotential beschleunigt. Das Anodenpotential beträgt bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel (-5) kV bis 20 kV gegenüber einem Massepotential eines Gehäuses einer Probenkammer 120, beispielsweise 5 kV bis 15 kV, insbesondere 8 kV. Es könnte aber alternativ auch auf Massepotential liegen.The electron source 101 is at a high voltage potential. Electrons exiting the electron source 101 form a primary electron beam. The electrons are accelerated to anode potential due to a potential difference between the electron source 101 and the anode 103 . In the exemplary embodiment illustrated here, the anode potential is (-5) kV to 20 kV compared to a ground potential of a housing of a sample chamber 120, for example 5 kV to 15 kV, in particular 8 kV. Alternatively, it could also be at ground potential.

An dem Strahlführungsrohr 104 sind zwei Kondensorlinsen angeordnet, nämlich eine erste Kondensorlinse 105 und eine zweite Kondensorlinse 106. Dabei sind ausgehend von der Elektronenquelle 101 in Richtung einer ersten Objektivlinse 107 zunächst die erste Kondensorlinse 105 und dann die zweite Kondensorlinse 106 angeordnet. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass weitere Ausführungsformen des SEM 100 nur eine einzelne Kondensorlinse aufweisen können. Zwischen der Anode 103 und der ersten Kondensorlinse 105 ist eine erste Blendeneinheit 108 angeordnet. Die erste Blendeneinheit 108 liegt zusammen mit der Anode 103 und dem Strahlführungsrohr 104 auf einem Hochspannungspotential, nämlich dem Potential der Anode 103 oder auf Masse. Die erste Blendeneinheit 108 weist mehrere erste Blendenöffnungen 108A auf, von denen eine in 2 dargestellt ist. Jede der mehreren ersten Blendenöffnungen 108A weist einen unterschiedlichen Öffnungsdurchmesser auf. Mittels eines Verstellmechanismus (nicht dargestellt) ist es möglich, eine gewünschte erste Blendenöffnung 108A auf eine optische Achse OA des SEM 100 einzustellen. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die erste Blendeneinheit 108 alternativ auch nur eine einzige erste Blendenöffnung 108A aufweisen kann. In diesem Fall kann ein Verstellmechanismus nicht vorgesehen sein. Die erste Blendeneinheit 108 ist in diesem Fall ortsfest. Zwischen der ersten Kondensorlinse 105 und der zweiten Kondensorlinse 106 ist eine ortsfeste zweite Blendeneinheit 109 angeordnet. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die zweite Blendeneinheit 109 verschiebbar ausgebildet.Two condenser lenses are arranged on the beam guiding tube 104, namely a first condenser lens 105 and a second condenser lens 106. Starting from the electron source 101 in the direction of a first objective lens 107, first the first condenser lens 105 and then the second condenser lens 106 are arranged. It is explicitly pointed out that further embodiments of the SEM 100 can only have a single condenser lens. A first diaphragm unit 108 is arranged between the anode 103 and the first condenser lens 105 . The first diaphragm unit 108, together with the anode 103 and the beam guidance tube 104, is at a high-voltage potential, namely the potential of the anode 103 or at ground. The first aperture unit 108 has a plurality of first aperture openings 108A, one of which is in 2 is shown. Each of the plurality of first apertures 108A has a different aperture diameter. It is possible to adjust a desired first diaphragm opening 108A to an optical axis OA of the SEM 100 by means of an adjustment mechanism (not shown). It is explicitly pointed out that the first screen unit 108 can alternatively also have only a single first screen opening 108A. In this case, an adjustment mechanism cannot be provided. In this case, the first diaphragm unit 108 is stationary. A stationary second diaphragm unit 109 is arranged between the first condenser lens 105 and the second condenser lens 106 . In an alternative exemplary embodiment, the second panel unit 109 is designed to be displaceable.

Die erste Objektivlinse 107 weist Polschuhe 110 auf, in denen eine Bohrung ausgebildet ist. Durch diese Bohrung ist das Strahlführungsrohr 104 geführt. In den Polschuhen 110 sind ferner Spulen 111 angeordnet. Hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen.The first objective lens 107 has pole shoes 110 in which a bore is formed. The beam guiding tube 104 is guided through this bore. Coils 111 are also arranged in the pole shoes 110 . This is discussed in more detail below.

In einem unteren Bereich des Strahlführungsrohrs 104 ist eine elektrostatische Verzögerungseinrichtung angeordnet. Diese weist eine einzelne Elektrode 112 und eine Rohrelektrode 113 auf. Die Rohrelektrode 113 ist an einem Ende des Strahlführungsrohrs 104 angeordnet, welches einem Objekt 114 zugewandt ist. Die Rohrelektrode 113 liegt gemeinsam mit dem Strahlführungsrohr 104 auf dem Potential der Anode 103, während die einzelne Elektrode 112 sowie das Objekt 114 auf einem gegenüber dem Potential der Anode 103 niedrigeren Potential liegen. Im vorliegenden Fall ist dies das Massepotential des Gehäuses der Probenkammer 120. Auf diese Weise können die Elektronen des Primärelektronenstrahls auf eine gewünschte Energie abgebremst werden, die für die Untersuchung des Objekts 114 erforderlich ist. Das Objekt 114 und die einzelne Elektrode 112 können aber auch auf unterschiedlichen und von Masse verschiedenen Potentialen liegen. Dadurch kann man einerseits den Ort der Verzögerung der Primärelektronen verschieben, andererseits kann man die Trajektorien der Sekundärelektronen und der Rückstreuelektronen beeinflussen, auf die nachfolgend noch eingegangen wird.An electrostatic deceleration device is arranged in a lower region of the beam guiding tube 104 . This has a single electrode 112 and a tubular electrode 113 . The tube electrode 113 is arranged at an end of the beam guidance tube 104 which faces an object 114 . The tube electrode 113 lies together with the beam guiding tube 104 at the potential of the anode 103, while the individual electrode 112 and the object 114 lie at a potential which is lower than the potential of the anode 103. In the present case, this is the ground potential of the housing of the sample chamber 120. In this way, the electrons of the primary electron beam can be decelerated to a desired energy that is required for examining the object 114. However, the object 114 and the individual electrode 112 can also be at different potentials and different from ground. In this way, on the one hand, the location of the deceleration of the primary electrons can be shifted, and on the other hand, the trajectories of the secondary electrons and the backscattered electrons can be influenced, which will be discussed below.

Das SEM 100 weist ferner eine Rastereinrichtung 115 auf, durch die der Primärelektronenstrahl abgelenkt und über das Objekt 114 gerastert werden kann. Die Elektronen des Primärelektronenstrahls treten dabei in Wechselwirkung mit dem Objekt 114. Als Folge der Wechselwirkung entsteht bzw. entstehen Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung, welche detektiert werden. Als Wechselwirkungsteilchen werden insbesondere Elektronen aus der Oberfläche des Objekts 114 emittiert - sogenannte Sekundärelektronen - oder Elektronen des Primärelektronenstrahls zurückgestreut - sogenannte Rückstreuelektronen.The SEM 100 also has a raster device 115 by which the primary electron beam can be deflected and rastered over the object 114 . The electrons of the primary electron beam occur thereby interacting with the object 114. As a result of the interaction, interaction particles and/or interaction radiation arise or arise, which are detected. In particular, electrons are emitted from the surface of the object 114 as interaction particles—so-called secondary electrons—or electrons of the primary electron beam are scattered back—so-called backscattered electrons.

Zur Detektion der Sekundärelektronen und/oder der Rückstreuelektronen ist eine Detektoranordnung im Strahlführungsrohr 104 angeordnet, die einen ersten Detektor 116 und einen zweiten Detektor 117 aufweist. Der erste Detektor 116 ist dabei entlang der optischen Achse OA quellenseitig angeordnet, während der zweite Detektor 117 objektseitig entlang der optischen Achse OA im Strahlführungsrohr 104 angeordnet ist. Der erste Detektor 116 und der zweite Detektor 117 sind in Richtung der optischen Achse OA des SEM 100 versetzt zueinander angeordnet. Sowohl der erste Detektor 116 als auch der zweite Detektor 117 weisen jeweils eine Durchgangsöffnung auf, durch welche der Primärelektronenstrahl treten kann. Der erste Detektor 116 und der zweite Detektor 117 liegen annähernd auf dem Potential der Anode 103 und des Strahlführungsrohrs 104. Die optische Achse OA des SEM 100 verläuft durch die jeweiligen Durchgangsöffnungen.A detector arrangement, which has a first detector 116 and a second detector 117, is arranged in the beam guidance tube 104 to detect the secondary electrons and/or the backscattered electrons. The first detector 116 is arranged along the optical axis OA on the source side, while the second detector 117 is arranged on the object side along the optical axis OA in the beam guiding tube 104 . The first detector 116 and the second detector 117 are offset from one another in the direction of the optical axis OA of the SEM 100 . Both the first detector 116 and the second detector 117 each have a passage opening through which the primary electron beam can pass. The first detector 116 and the second detector 117 are approximately at the potential of the anode 103 and the beam guiding tube 104. The optical axis OA of the SEM 100 runs through the respective through openings.

Der zweite Detektor 117 dient der Detektion derjenigen Elektronen, die unter einem relativ großen Raumwinkel aus dem Objekt 114 austreten. Dabei handelt es sich in erster Linie um Sekundärelektronen. An dem Objekt 114 zurückgestreute Elektronen - also Rückstreuelektronen -, die im Vergleich zu den Sekundärelektronen eine relativ hohe kinetische Energie beim Austritt aus dem Objekt 114 aufweisen, werden dagegen vom zweiten Detektor 117 nur zu einem geringen Anteil erfasst, da die Rückstreuelektronen in Richtung der optischen Achse OA gesehen relativ nahe zum zweiten Detektor 117 von der ersten Objektivlinse 107 zur optischen Achse OA fokussiert werden und somit durch die Durchgangsöffnung des zweiten Detektors 117 durchtreten können. Der erste Detektor 116 dient daher im Wesentlichen zur Erfassung der Rückstreuelektronen.The second detector 117 serves to detect those electrons which emerge from the object 114 at a relatively large solid angle. These are primarily secondary electrons. Electrons scattered back at the object 114 - i.e. backscattered electrons - which, compared to the secondary electrons, have a relatively high kinetic energy when exiting the object 114, are only detected to a small extent by the second detector 117, since the backscattered electrons are in the direction of the optical Axis OA seen relatively close to the second detector 117 from the first objective lens 107 to the optical axis OA and thus can pass through the passage opening of the second detector 117. The first detector 116 is therefore essentially used to detect the backscattered electrons.

Bei einer weiteren Ausführungsform des SEM 100 kann der erste Detektor 116 zusätzlich oder alternativ mit einer Gitterelektrode (nicht dargestellt) ausgebildet sein. Die Gitterelektrode ist an der zum Objekt 114 gerichteten Seite des ersten Detektors 116 angeordnet. Die Gitterelektrode weist ein hinsichtlich des Potentials des Strahlführungsrohrs 104 negatives Potential derart auf, dass nur Rückstreuelektronen mit einer hohen Energie durch die Gitterelektrode zu dem ersten Detektor 116 gelangen. Zusätzlich oder alternativ weist der zweite Detektor 117 eine Gitterelektrode auf, die analog zur vorgenannten Gitterelektrode des ersten Detektors 116 ausgebildet ist und eine analoge Funktion aufweist.In a further embodiment of the SEM 100, the first detector 116 can additionally or alternatively be formed with a grid electrode (not shown). The grid electrode is arranged on the side of the first detector 116 facing the object 114 . The grid electrode has a negative potential with respect to the potential of the beam guidance tube 104 such that only backscattered electrons with a high energy reach the first detector 116 through the grid electrode. In addition or as an alternative, the second detector 117 has a grid electrode which is designed analogously to the aforementioned grid electrode of the first detector 116 and has an analogous function.

Die mit dem ersten Detektor 116 und dem zweiten Detektor 117 erzeugten Detektionssignale werden verwendet, um ein Bild oder Bilder der Oberfläche des Objekts 114 zu erzeugen. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die Blendenöffnungen der ersten Blendeneinheit 108 und der zweiten Blendeneinheit 109 sowie die Durchgangsöffnungen des ersten Detektors 116 und des zweiten Detektors 117 übertrieben dargestellt sind. Die Durchgangsöffnung des ersten Detektors 116 und des zweiten Detektors 117 haben eine Längsausdehnung senkrecht zur optischen Achse OA gesehen im Bereich von 0,5 mm bis 5 mm. Beispielsweise sind sie kreisförmig ausgebildet und weisen einen Durchmesser im Bereich von 1 mm bis 3 mm auf.The detection signals generated by the first detector 116 and the second detector 117 are used to generate an image or images of the surface of the object 114 . It is explicitly pointed out that the diaphragm openings of the first diaphragm unit 108 and the second diaphragm unit 109 and the passage openings of the first detector 116 and the second detector 117 are shown in an exaggerated manner. The passage opening of the first detector 116 and of the second detector 117 has a longitudinal extent in the range from 0.5 mm to 5 mm, seen perpendicularly to the optical axis OA. For example, they are circular and have a diameter in the range of 1 mm to 3 mm.

Die zweite Blendeneinheit 109 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Lochblende ausgestaltet und ist mit einer zweiten Blendenöffnung 118 für den Durchtritt des Primärelektronenstrahls versehen, welche eine Ausdehnung senkrecht zur optischen Achse OA gesehen im Bereich vom 5 µm bis 500 µm aufweist, beispielsweise 35 µm. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die zweite Blendeneinheit 109 auch mit mehreren zweiten Blendenöffnungen 118 ausgebildet sein, die mechanisch zum Primärelektronenstrahl verschoben werden können oder die durch die Verwendung von elektrischen und/oder magnetischen Ablenkelementen vom Primärelektronenstrahl erreicht werden können. Die zweite Blendeneinheit 109 ist als eine Druckstufenblende ausgebildet. Sie trennt einen ersten Bereich, in welchem die Elektronenquelle 101 angeordnet ist und in welchem ein Ultrahochvakuum herrscht (10-6 Pa bis 10-10 Pa), von einem zweiten Bereich, der ein Hochvakuum aufweist (10-1 Pa bis 10-5 Pa). Der zweite Bereich ist der Zwischendruckbereich des Strahlführungsrohrs 104, welcher zur Probenkammer 120 hinführt.In the exemplary embodiment shown here, the second diaphragm unit 109 is designed as a perforated diaphragm and is provided with a second diaphragm opening 118 for the passage of the primary electron beam, which has an extension in the range from 5 μm to 500 μm, for example 35 μm, viewed perpendicularly to the optical axis OA. In a further exemplary embodiment, the second diaphragm unit 109 can also be designed with a plurality of second diaphragm openings 118 which can be mechanically shifted relative to the primary electron beam or which can be achieved by using electrical and/or magnetic deflection elements from the primary electron beam. The second diaphragm unit 109 is designed as a pressure stage diaphragm. It separates a first area, in which the electron source 101 is arranged and in which an ultra-high vacuum prevails (10 -6 Pa to 10 -10 Pa), from a second area, which has a high vacuum (10 -1 Pa to 10 -5 Pa ). The second area is the intermediate pressure area of the beam guiding tube 104 which leads to the sample chamber 120 .

Neben der Bilderzeugung können mit dem SEM 100 weitere Untersuchungsverfahren durchgeführt werden. Hierzu zählt das sogenannte EBSD-Verfahren („Electron Backscattered Diffraction“), bei dem Beugungsmuster von gestreuten Elektronen ermittelt werden. Ein weiteres Untersuchungsverfahren basiert auf der Detektion von Kathodolumineszenzlicht, das bei Einfall des Primärelektronenstrahls auf das Objekt 114 aus dem Objekt 114 austritt. Weitere Untersuchungsverfahren sind beispielsweise die Untersuchung mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) und die Untersuchung mittels wellenlängendispersiver Röntgenspektroskopie (WDX). Für diese weiteren Untersuchungsverfahren ist mindestens ein dritter Detektor 119 vorgesehen, der im Bereich der Probenkammer 120 beispielsweise zwischen dem Strahlführungsrohr 104 und dem Objekt 114 seitlich des Objekts 114 angeordnet ist. Der dritte Detektor 119 kann auch ein Everhart-Thornley-Detektor sein, der in der Probenkammer 120 üblicherweise bei dem SEM 100 angeordnet ist. Das SEM 100 weist ferner einen vierten Detektor 121 auf, welcher in der Probenkammer 120 angeordnet ist. Genauer gesagt ist der vierte Detektor 121 von der Elektronenquelle 101 entlang der optischen Achse OA aus gesehen hinter dem Objekt 114 angeordnet. Der Primärelektronenstrahl durchstrahlt das zu untersuchende Objekt 114. Beim Durchtritt des Primärelektronenstrahls durch das zu untersuchende Objekt 114 treten die Elektronen des Primärelektronenstrahls mit dem Material des zu untersuchenden Objekts 114 in Wechselwirkung. Die durch das zu untersuchende Objekt 114 hindurchtretenden Elektronen werden durch den vierten Detektor 121 detektiert.In addition to image generation, the SEM 100 can be used to carry out other examination methods. This includes the so-called EBSD method (“Electron Backscattered Diffraction”), in which diffraction patterns of scattered electrons are determined. A further examination method is based on the detection of cathodoluminescence light which emerges from the object 114 when the primary electron beam impinges on the object 114 . Other examination methods are, for example, examination using energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and examination using wavelength-dispersive X-ray spectroscopy (WDX). At least a third detector 119 provided, which is arranged in the region of the sample chamber 120, for example between the beam guidance tube 104 and the object 114 to the side of the object 114. The third detector 119 can also be an Everhart-Thornley detector, which is usually arranged in the sample chamber 120 with the SEM 100 . The SEM 100 also has a fourth detector 121 which is arranged in the sample chamber 120 . More specifically, the fourth detector 121 is arranged behind the object 114 as viewed from the electron source 101 along the optical axis OA. The primary electron beam radiates through the object 114 to be examined. When the primary electron beam passes through the object 114 to be examined, the electrons of the primary electron beam interact with the material of the object 114 to be examined. The electrons passing through the object to be examined 114 are detected by the fourth detector 121 .

3 zeigt ein Teilchenstrahlgerät in Form eines Kombinationsgeräts 200. Das Kombinationsgerät 200 weist zwei Teilchenstrahlsäulen auf. Zum einen ist das Kombinationsgerät 200 mit dem SEM 100 versehen, wie es in der 2 bereits dargestellt ist, allerdings ohne die Probenkammer 120. Vielmehr ist das SEM 100 an einer Probenkammer 201 angeordnet. Das SEM 100 dient der Erzeugung eines ersten Teilchenstrahls, nämlich des bereits weiter oben beschriebenen Primärelektronenstrahls. Zum anderen ist das Kombinationsgerät 200 mit einem Ionenstrahlgerät 300 versehen, das ebenfalls an der Probenkammer 201 angeordnet ist. 3 shows a particle beam device in the form of a combination device 200. The combination device 200 has two particle beam columns. On the one hand, the combination device 200 is provided with the SEM 100, as shown in FIG 2 is already shown, but without the sample chamber 120. Rather, the SEM 100 is arranged on a sample chamber 201. The SEM 100 serves to generate a first particle beam, namely the primary electron beam already described above. On the other hand, the combination device 200 is provided with an ion beam device 300 which is also arranged on the sample chamber 201 .

Das SEM 100 ist hinsichtlich der Probenkammer 201 vertikal angeordnet. Hingegen ist das lonenstrahlgerät 300 um einen Winkel von ca. 50° geneigt zum SEM 100 angeordnet. Es weist einen zweiten Strahlerzeuger in Form eines lonenstrahlerzeugers 301 auf. Mit dem lonenstrahlerzeuger 301 werden Ionen erzeugt, die einen zweiten Teilchenstrahl in Form eines lonenstrahls bilden. Die Ionen werden mittels einer Extraktionselektrode 302, die auf einem vorgebbaren Potential liegt, beschleunigt. Der zweite Teilchenstrahl gelangt dann durch eine Ionenoptik des lonenstrahlgeräts 300, wobei die Ionenoptik eine Kondensorlinse 303 und eine zweite Objektivlinse 304 aufweist. Die zweite Objektivlinse 304 erzeugt schließlich eine Ionensonde, die auf das an einem Probenhalter 305 angeordnete Objekt 114 fokussiert wird.The SEM 100 is arranged vertically with respect to the sample chamber 201 . In contrast, the ion beam device 300 is arranged inclined at an angle of approximately 50° to the SEM 100 . It has a second beam generator in the form of an ion beam generator 301 . The ion beam generator 301 generates ions that form a second particle beam in the form of an ion beam. The ions are accelerated by means of an extraction electrode 302, which is at a predeterminable potential. The second particle beam then passes through ion optics of the ion beam device 300 , the ion optics having a condenser lens 303 and a second objective lens 304 . Finally, the second objective lens 304 produces an ion probe that is focused onto the object 114 placed on a sample holder 305 .

Oberhalb der Objektivlinse 304 (also in Richtung des lonenstrahlerzeugers 301) sind eine einstellbare Blende 306, eine erste Elektrodenanordnung 307 und eine zweite Elektrodenanordnung 308 angeordnet, wobei die erste Elektrodenanordnung 307 und die zweite Elektrodenanordnung 308 als Rasterelektroden ausgebildet sind. Mittels der ersten Elektrodenanordnung 307 und der zweiten Elektrodenanordnung 308 wird der zweite Teilchenstrahl über die Oberfläche des Objekts 114 gerastert, wobei die erste Elektrodenanordnung 307 in eine erste Richtung und die zweite Elektrodenanordnung 308 in eine zweite Richtung wirken, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Damit erfolgt das Rastern zum Beispiel in x-Richtung. Das Rastern in einer dazu senkrechten y-Richtung erfolgt durch weitere, um 90° verdrehte Elektroden (nicht dargestellt) an der ersten Elektrodenanordnung 307 und an der zweiten Elektrodenanordnung 308.An adjustable diaphragm 306, a first electrode arrangement 307 and a second electrode arrangement 308 are arranged above the objective lens 304 (ie in the direction of the ion beam generator 301), the first electrode arrangement 307 and the second electrode arrangement 308 being designed as grid electrodes. The second particle beam is scanned over the surface of the object 114 by means of the first electrode arrangement 307 and the second electrode arrangement 308, with the first electrode arrangement 307 acting in a first direction and the second electrode arrangement 308 in a second direction, which is opposite to the first direction. This means that the rastering takes place in the x-direction, for example. The scanning in a y-direction perpendicular thereto is carried out by further electrodes (not shown) rotated by 90° on the first electrode arrangement 307 and on the second electrode arrangement 308.

Die in der 3 dargestellten Abstände zwischen den einzelnen Einheiten des Kombinationsgeräts 200 sind übertrieben dargestellt, um die einzelnen Einheiten des Kombinationsgeräts 200 besser darzustellen.The one in the 3 The distances shown between the individual units of the combination device 200 are exaggerated in order to show the individual units of the combination device 200 better.

4 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Teilchenstrahlgeräts nach der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel des Teilchenstrahlgeräts ist mit dem Bezugszeichen 400 versehen und umfasst einen Spiegelkorrektor zum Korrigieren beispielsweise von chromatischer und sphärischer Aberration. Das Teilchenstrahlgerät 400 umfasst eine Teilchenstrahlsäule 401, die als Elektronenstrahlsäule ausgebildet ist und im Wesentlichen einer Elektronenstrahlsäule eines korrigierten SEM entspricht. Das Teilchenstrahlgerät 400 ist aber nicht auf ein SEM mit einem Spiegelkorrektor eingeschränkt. Vielmehr kann das Teilchenstrahlgerät jegliche Art von Korrektureinheiten umfassen. 4 is a schematic representation of a further embodiment of a particle beam device according to the invention. This exemplary embodiment of the particle beam device is provided with reference number 400 and includes a mirror corrector for correcting, for example, chromatic and spherical aberration. The particle beam device 400 includes a particle beam column 401, which is designed as an electron beam column and essentially corresponds to an electron beam column of a corrected SEM. However, the particle beam device 400 is not limited to an SEM with a mirror corrector. Rather, the particle beam device can include any type of correction units.

Die Teilchenstrahlsäule 401 umfasst einen Teilchenstrahlerzeuger in Form einer Elektronenquelle 402 (Kathode), eine Extraktionselektrode 403 und eine Anode 404. Beispielsweise ist die Elektronenquelle 402 als ein thermischer Feldemitter ausgebildet. Elektronen, die aus der Elektronenquelle 402 austreten, werden zu der Anode 404 aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen der Elektronenquelle 402 und der Anode 404 beschleunigt. Demnach wird ein Teilchenstrahl in Form eines Elektronenstrahls entlang einer ersten optischen Achse OA1 gebildet.The particle beam column 401 comprises a particle beam generator in the form of an electron source 402 (cathode), an extraction electrode 403 and an anode 404. For example, the electron source 402 is designed as a thermal field emitter. Electrons exiting electron source 402 are accelerated toward anode 404 due to a potential difference between electron source 402 and anode 404 . Accordingly, a particle beam is formed in the form of an electron beam along a first optical axis OA1.

Der Teilchenstrahl wird entlang eines Strahlweges geführt, welcher der ersten optischen Achse OA1 entspricht, nachdem der Teilchenstrah I aus der Elektronenquelle 402 ausgetreten ist. Zur Führung des Teilchenstrah Is werden eine erste elektrostatische Linse 405, eine zweite elektrostatische Linse 406 und eine dritte elektrostatische Linse 407 verwendet.The particle beam is guided along a beam path corresponding to the first optical axis OA1 after the particle beam I emerges from the electron source 402 . To guide the part For the optical beam Is, a first electrostatic lens 405, a second electrostatic lens 406 and a third electrostatic lens 407 are used.

Ferner wird der Teilchenstrahl entlang des Strahlwegs unter Verwendung einer Strahlführungseinrichtung eingestellt. Die Strahlführungseinrichtung dieses Ausführungsbeispiels umfasst eine Quelleneinstelleinheit mit zwei magnetischen Ablenkeinheiten 408, die entlang der ersten optischen Achse OA1 angeordnet sind. Darüber hinaus umfasst das Teilchenstrahlgerät 400 elektrostatische Strahlablenkeinheiten. Eine erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409, die bei einer Ausführungsform als Quadrupol ausgebildet ist, ist zwischen der zweiten elektrostatischen Linse 406 und der dritten elektrostatischen Linse 407 angeordnet. Die erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409 ist ebenfalls hinter den magnetischen Ablenkeinheiten 408 angeordnet. Eine erste Multipoleinheit 409A in Form einer ersten magnetischen Ablenkeinheit ist an einer Seite der ersten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 409 angeordnet. Darüber hinaus ist eine zweite Multipoleinheit 409B in Form einer zweiten magnetischen Ablenkeinheit an der anderen Seite der ersten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 409 angeordnet. Die erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409, die erste Multipoleinheit 409A und die zweite Multipoleinheit 409B werden zur Einstellung des Teilchenstrahls hinsichtlich der Achse der dritten elektrostatischen Linse 407 und des Eingangsfensters einer Strahlablenkeinrichtung 410 eingestellt. Die erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409, die erste Multipoleinheit 409A und die zweite Multipoleinheit 409B können wie ein Wienfilter zusammenwirken. Ferner ist am Eingang der Strahlablenkeinrichtung 410 ein weiteres magnetisches Ablenkelement 432 angeordnet.Furthermore, the particle beam is adjusted along the beam path using a beam guiding device. The beam guidance device of this exemplary embodiment comprises a source adjustment unit with two magnetic deflection units 408 which are arranged along the first optical axis OA1. In addition, the particle beam device 400 includes electrostatic beam deflection units. A first electrostatic beam deflector 409 , which in one embodiment is a quadrupole, is positioned between the second electrostatic lens 406 and the third electrostatic lens 407 . The first electrostatic beam deflection unit 409 is also arranged behind the magnetic deflection units 408 . A first multipole unit 409A in the form of a first magnetic deflection unit is arranged on one side of the first electrostatic beam deflection unit 409 . In addition, a second multipole unit 409B in the form of a second magnetic deflection unit is arranged on the other side of the first electrostatic beam deflection unit 409 . The first electrostatic beam deflecting unit 409, the first multipole unit 409A and the second multipole unit 409B are adjusted to adjust the particle beam with respect to the axis of the third electrostatic lens 407 and the entrance window of a beam deflector 410. The first electrostatic beam deflection unit 409, the first multipole unit 409A and the second multipole unit 409B can work together like a Wien filter. Furthermore, a further magnetic deflection element 432 is arranged at the entrance of the beam deflection device 410 .

Die Strahlablenkeinrichtung 410 wird als Teilchenstrahlablenker verwendet, welcher den Teilchenstrahl in einer bestimmten Weise ablenkt. Die Strahlablenkeinrichtung 410 umfasst mehrere magnetische Sektoren, nämlich einen ersten magnetischen Sektor 411A, einen zweiten magnetischen Sektor 411B, einen dritten magnetischen Sektor 411C, einen vierten magnetischen Sektor 411D, einen fünften magnetischen Sektor 411E, einen sechsten magnetischen Sektor 411F und einen siebten magnetischen Sektor 411G. Der Teilchenstrahl tritt in die Strahlablenkeinrichtung 410 entlang der ersten optischen Achse OA1 ein und wird durch die Strahlablenkeinrichtung 410 in die Richtung einer zweiten optischen Achse OA2 abgelenkt. Die Strahlablenkung erfolgt mittels des ersten magnetischen Sektors 411A, mittels des zweiten magnetischen Sektors 411B und mittels des dritten magnetischen Sektors 411C. Die zweite optische Achse OA2 kann in einem Winkel von 30° bis 120° zu der ersten optischen Achse OA1 ausgerichtet sein. Die Strahlablenkeinrichtung 410 lenkt auch den Teilchenstrahl ab, welcher entlang der zweiten optischen Achse OA2 geführt ist, und zwar in die Richtung einer dritten optischen Achse OA3. Die Strahlablenkung wird durch den dritten magnetischen Sektor 411C, den vierten magnetischen Sektor 411D und den fünften magnetischen Sektor 411E bereitgestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel in 4 wird die Ablenkung von der zweiten optischen Achse OA2 zu der dritten optischen Achse OA3 durch Ablenkung des Teilchenstrahls in einem Winkel von 90° bereitgestellt. Somit verläuft die dritte optische Achse OA3 koaxial zu der ersten optischen Achse OA1. Es wird aber darauf hingewiesen, dass das Teilchenstrahlgerät 400 nach der hier beschriebenen Erfindung nicht auf Ablenkwinkel von 90° eingeschränkt ist. Vielmehr kann jeder geeignete Ablenkwinkel durch die Strahlablenkeinrichtung 410 gewählt werden, beispielsweise 70° oder 110°, so dass die erste optische Achse OA1 nicht koaxial zu der dritten optischen Achse OA3 verläuft. Hinsichtlich weiterer Details der Strahlablenkeinrichtung 410 wird Bezug genommen auf die EP 1 388 882 A2 .The beam deflection device 410 is used as a particle beam deflector, which deflects the particle beam in a specific manner. The beam deflector 410 includes a plurality of magnetic sectors, namely a first magnetic sector 411A, a second magnetic sector 411B, a third magnetic sector 411C, a fourth magnetic sector 411D, a fifth magnetic sector 411E, a sixth magnetic sector 411F and a seventh magnetic sector 411G . The particle beam enters the beam deflector 410 along the first optical axis OA1 and is deflected by the beam deflector 410 in the direction of a second optical axis OA2. Beam deflection is performed by the first magnetic sector 411A, the second magnetic sector 411B, and the third magnetic sector 411C. The second optical axis OA2 can be aligned at an angle of 30° to 120° to the first optical axis OA1. The beam deflection device 410 also deflects the particle beam, which is guided along the second optical axis OA2, specifically in the direction of a third optical axis OA3. Beam deflection is provided by third magnetic sector 411C, fourth magnetic sector 411D and fifth magnetic sector 411E. In the embodiment in 4 the deflection from the second optical axis OA2 to the third optical axis OA3 is provided by deflecting the particle beam at an angle of 90°. The third optical axis OA3 thus runs coaxially with the first optical axis OA1. However, it is pointed out that the particle beam device 400 according to the invention described here is not limited to a deflection angle of 90°. Rather, any suitable deflection angle can be selected by the beam deflection device 410, for example 70° or 110°, so that the first optical axis OA1 does not run coaxially with the third optical axis OA3. For further details of the beam deflector 410, reference is made to FIG EP 1 388 882 A2 .

Nachdem der Teilchenstrahl durch den ersten magnetischen Sektor 411A, den zweiten magnetischen Sektor 411B und den dritten magnetischen Sektor 411C abgelenkt wurde, wird der Teilchenstrahl entlang der zweiten optischen Achse OA2 geführt. Der Teilchenstrahl wird zu einem elektrostatischen Spiegel 414 geführt und verläuft auf dem Weg zu dem elektrostatischen Spiegel 414 entlang einer vierten elektrostatischen Linse 415, einer dritten Multipoleinheit 416A in Form einer magnetischen Ablenkeinheit, einer zweiten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 416, einer dritten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 417 und einer vierten Multipoleinheit 416B in Form einer magnetischen Ablenkeinheit. Der elektrostatische Spiegel 414 umfasst eine erste Spiegelelektrode 413A, eine zweite Spiegelelektrode 413B und eine dritte Spiegelelektrode 413C. Elektronen des Teilchenstrahls, die an dem elektrostatischen Spiegel 414 zurückreflektiert werden, verlaufen wieder entlang der zweiten optischen Achse OA2 und treten wieder in die Strahlablenkeinrichtung 410 ein. Sie werden dann durch den dritten magnetischen Sektor 411C, den vierten magnetischen Sektor 411D und den fünften magnetischen Sektor 411E zu der dritten optischen Achse OA3 abgelenkt.After the particle beam is deflected by the first magnetic sector 411A, the second magnetic sector 411B and the third magnetic sector 411C, the particle beam is guided along the second optical axis OA2. The particle beam is guided to an electrostatic mirror 414 and passes on the way to the electrostatic mirror 414 along a fourth electrostatic lens 415, a third multipole unit 416A in the form of a magnetic deflector, a second electrostatic beam deflector 416, a third electrostatic beam deflector 417 and a fourth Multipole unit 416B in the form of a magnetic deflection unit. The electrostatic mirror 414 includes a first mirror electrode 413A, a second mirror electrode 413B and a third mirror electrode 413C. Electrons of the particle beam, which are reflected back at the electrostatic mirror 414, again run along the second optical axis OA2 and enter the beam deflection device 410 again. They are then deflected to the third optical axis OA3 by the third magnetic sector 411C, the fourth magnetic sector 411D and the fifth magnetic sector 411E.

Die Elektronen des Teilchenstrahls treten aus der Strahlablenkeinrichtung 410 aus und werden entlang der dritten optischen Achse OA3 zu dem Objekt 425 geführt, das untersucht werden soll. Auf dem Weg zum Objekt 425 wird der Teilchenstrahl zu einer fünften elektrostatischen Linse 418, einem unteren Strahlführungsrohr 420, einer fünften Multipoleinheit 418A, einer sechsten Multipoleinheit 418B und einer Objektivlinse 421 geführt. Die fünfte elektrostatische Linse 418 ist eine elektrostatische Immersionslinse. Der Teilchenstrahl wird durch die fünfte elektrostatische Linse 418 auf ein elektrisches Potential des unteren Strahlführungsrohrs 420 abgebremst oder beschleunigt.The electrons of the particle beam emerge from the beam deflection device 410 and are guided along the third optical axis OA3 to the object 425 that is to be examined. On the way to the object 425, the particle beam is guided to a fifth electrostatic lens 418, a lower beam guiding tube 420, a fifth multipole unit 418A, a sixth multipole unit 418B and an objective lens 421. The fifth electrostatic lens 418 is an electrostatic immersion lens. the particle The beam is decelerated or accelerated by the fifth electrostatic lens 418 to an electrical potential of the lower beam guiding tube 420.

Der Teilchenstrahl wird durch die Objektivlinse 421 in eine Fokusebene fokussiert, in welcher das Objekt 425 angeordnet ist. Das Objekt 425 ist an einem beweglichen Probentisch 424 angeordnet. Der bewegliche Probentisch 424 ist in einer Probenkammer 426 des Teilchenstrahlgeräts 400 angeordnet.The particle beam is focused by the objective lens 421 in a focal plane in which the object 425 is arranged. The object 425 is arranged on a movable sample table 424 . The movable sample table 424 is arranged in a sample chamber 426 of the particle beam device 400 .

Die Objektivlinse 421 kann als eine Kombination einer magnetischen Linse 422 und einer sechsten elektrostatischen Linse 423 ausgebildet sein. Das Ende des unteren Strahlführungsrohrs 420 kann ferner eine Elektrode einer elektrostatischen Linse sein. Teilchen des Teilchenstrahlgeräts 400 werden - nachdem sie aus dem unteren Strahlführungsrohr 420 austreten - auf ein Potential des Objekts 425 abgebremst, das auf dem Probentisch 424 angeordnet ist. Die Objektivlinse 421 ist nicht auf eine Kombination der magnetischen Linse 422 und der sechsten elektrostatischen Linse 423 eingeschränkt. Vielmehr kann die Objektivlinse 421 jegliche geeignete Form annehmen. Beispielsweise kann die Objektivlinse auch als rein magnetische Linse oder nur als rein elektrostatische Linse ausgebildet sein.The objective lens 421 can be formed as a combination of a magnetic lens 422 and a sixth electrostatic lens 423 . The end of the lower beam guiding tube 420 can also be an electrode of an electrostatic lens. After they emerge from the lower beam guiding tube 420, particles of the particle beam device 400 are decelerated to a potential of the object 425, which is arranged on the sample table 424. The objective lens 421 is not limited to a combination of the magnetic lens 422 and the sixth electrostatic lens 423. Rather, the objective lens 421 can take any suitable form. For example, the objective lens can also be designed as a purely magnetic lens or only as a purely electrostatic lens.

Der Teilchenstrahl, der auf das Objekt 425 fokussiert wird, wechselwirkt mit dem Objekt 425. Es werden Wechselwirkungsteilchen erzeugt. Insbesondere werden Sekundärelektronen aus dem Objekt 425 emittiert oder Rückstreuelektronen werden an dem Objekt 425 zurückgestreut. Die Sekundärelektronen und/oder die Rückstreuelektronen werden wieder beschleunigt und in das untere Strahlführungsrohr 420 entlang der dritten optischen Achse OA3 geführt. Insbesondere verlaufen die Bahnen der Sekundärelektronen und der Rückstreuelektronen auf dem Weg des Strahlverlaufs des Teilchenstrahls in entgegengesetzter Richtung zum Teilchenstrahl.The particle beam, which is focused on the object 425, interacts with the object 425. Interaction particles are generated. In particular, secondary electrons are emitted from the object 425 or backscattered electrons are backscattered on the object 425 . The secondary electrons and/or the backscattered electrons are accelerated again and guided into the lower beam guiding tube 420 along the third optical axis OA3. In particular, the paths of the secondary electrons and the backscattered electrons run in the opposite direction to the particle beam on the path of the particle beam.

Das Teilchenstrahlgerät 400 umfasst einen ersten Detektor 419, welcher entlang des Strahlwegs zwischen der Strahlablenkeinrichtung 410 und der Objektivlinse 421 angeordnet ist. Sekundärelektronen, welche in Richtungen verlaufen, die hinsichtlich der dritten optischen Achse OA3 in einem großen Winkel ausgerichtet sind, werden durch den ersten Detektor 419 detektiert. Rückstreuelektronen und Sekundärelektronen, welche hinsichtlich der dritten optischen Achse OA3 an der Position des ersten Detektors 419 einen kleinen Achsenabstand haben - d.h. Rückstreuelektronen und Sekundärelektronen, welche an der Position des ersten Detektors 419 einen kleinen Abstand von der dritten optischen Achse OA3 haben - treten in die Strahlablenkeinrichtung 410 ein und werden durch den fünften magnetischen Sektor 411E, den sechsten magnetischen Sektor 411F und den siebten magnetischen Sektor 411G entlang eines Detektionsstrahlwegs 427 zu einem zweiten Detektor 428 abgelenkt. Der Ablenkwinkel beträgt beispielsweise 90° oder 110°. Der zweite Detektor 428 erzeugt Detektionssignale basierend auf den detektierten Rückstreuelektronen und/oder Sekundärelektronen.The particle beam device 400 includes a first detector 419, which is arranged along the beam path between the beam deflection device 410 and the objective lens 421. Secondary electrons traveling in directions oriented at a large angle with respect to the third optical axis OA<b>3 are detected by the first detector 419 . Backscattered electrons and secondary electrons which have a small axial distance with respect to the third optical axis OA3 at the position of the first detector 419 - i.e. backscattered electrons and secondary electrons which have a small distance from the third optical axis OA3 at the position of the first detector 419 - enter the Beam deflector 410 and are deflected by the fifth magnetic sector 411E, the sixth magnetic sector 411F and the seventh magnetic sector 411G along a detection beam path 427 to a second detector 428. The deflection angle is 90° or 110°, for example. The second detector 428 generates detection signals based on the detected backscattered electrons and/or secondary electrons.

Der erste Detektor 419 erzeugt Detektionssignale, die weitgehend durch emittierte Sekundärelektronen erzeugt werden. Die Detektionssignale, die durch den ersten Detektor 419 und den zweiten Detektor 428 erzeugt werden, werden zu einer Elektronikeinheit (nicht dargestellt) geführt und werden verwendet, um Informationen über die Eigenschaften des Wechselwirkungsbereichs des fokussierten Teilchenstrahls mit dem Objekt 425 zu erhalten. Insbesondere wird der fokussierte Teilchenstrahl über das Objekt 425 unter Verwendung einer Rastereinrichtung 429 gerastert. Durch die Detektionssignale, die durch den ersten Detektor 419 und den zweiten Detektor 428 erzeugt werden, kann dann ein Bild des gerasterten Bereichs des Objekts 425 erzeugt werden und auf einer Darstellungseinheit, beispielsweise einem Monitor, angezeigt werden.The first detector 419 generates detection signals largely generated by emitted secondary electrons. The detection signals generated by the first detector 419 and the second detector 428 are fed to an electronics unit (not shown) and are used to obtain information about the properties of the interaction region of the focused particle beam with the object 425 . In particular, the focused particle beam is scanned over the object 425 using a scanning device 429 . The detection signals generated by the first detector 419 and the second detector 428 can then be used to generate an image of the scanned area of the object 425 and to display it on a display unit, for example a monitor.

Eine Filterelektrode 430 kann vor dem zweiten Detektor 428 angeordnet werden. Die Filterelektrode 430 wird beispielsweise dazu verwendet, um Sekundärelektronen von den Rückstreuelektronen aufgrund des Unterschiedes ihrer kinetischen Energie zu trennen.A filter electrode 430 can be placed in front of the second detector 428 . The filter electrode 430 is used, for example, to separate secondary electrons from the backscattered electrons due to the difference in their kinetic energy.

5 zeigt nochmals das Teilchenstrahlgerät 400 gemäß der 4. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zur besseren Übersicht wurden in der 5 im Vergleich zur 4 zahlreiche Bezugszeichen weggelassen. Die Anode 404 ist mit einem oberen Strahlführungsrohr 431 verbunden. Demnach ist das obere Strahlführungsrohr 431 zusammen mit der Anode 404 auf demselben Potential, beispielsweise dem Anodenpotential. Das obere Strahlführungsrohr 431 erstreckt sich von der Anode 404 bis zur fünften elektrostatischen Linse 418. Das elektrostatische Feld der fünften elektrostatischen Linse 418 wird durch das Potential der Anode 404, auf dem die Elektrode in Form des oberen Strahlführungsrohrs 431 liegt, und durch das Potential bestimmt, auf dem eine Elektrode 433 liegt, die mit dem unteren Strahlführungsrohr 420 elektrisch verbunden ist (vgl. 4). Im Bereich des elektrostatischen Spiegels 414 ist ein weiteres Strahlführungsrohr 431A angeordnet. Das weitere Strahlführungsrohr 431A und ein inneres Gehäuse der Strahlablenkeinrichtung 410 sind elektrisch mit dem oberen Strahlführungsrohr 431 verbunden und liegen auf demselben Potential wie das obere Strahlführungsrohr 431. 5 shows again the particle beam device 400 according to FIG 4 . Identical components are provided with the same reference symbols. For a better overview, the 5 in comparison to 4 numerous reference symbols omitted. The anode 404 is connected to an upper beam guiding tube 431 . Accordingly, the upper beam guiding tube 431 is at the same potential together with the anode 404, for example the anode potential. The upper beam guiding tube 431 extends from the anode 404 to the fifth electrostatic lens 418. The electrostatic field of the fifth electrostatic lens 418 is determined by the potential of the anode 404, on which the electrode in the form of the upper beam guiding tube 431 lies, and by the potential , on which an electrode 433 lies, which is electrically connected to the lower beam guiding tube 420 (cf. 4 ). Another beam guiding tube 431A is arranged in the area of the electrostatic mirror 414 . The further beam guiding tube 431A and an inner housing of the beam deflection device 410 are electrically connected to the upper beam guiding tube 431 and are at the same potential as the upper beam guiding tube 431.

Hochspannungsbaueinheiten der in den 2 bis 5 dargestellten Teilchenstrahlgeräte 100, 200 und 400 liegen auf Hochspannung, die von mindestens einer Hochspannungsversorgungseinheit bereitgestellt wird. Beispielsweise ist die Elektronenquelle 101 mit einer Hochspannungsversorgungseinheit 500 verbunden. Ferner ist die Extraktionselektrode 102 mit einer Hochspannungsversorgungseinheit 500' verbunden, und die Anode 103 des SEM 100 ist mit einer Hochspannungsversorgungseinheit 500" verbunden (vgl. 2). Bei dem Kombinationsgerät 200 sind beispielsweise der lonenstrahlerzeuger 301 und die Extraktionselektrode 302 im lonenstrahlgerät 300 mit einer Hochspannungsversorgungseinheit 500 verbunden. Zudem können weitere Linsen des lonenstrahlgeräts 300, beispielsweise die Kondensorlinse 303 und/oder die zweite Objektivlinse 304, als elektrostatische Linsen ausgelegt sein, die ebenfalls mit einer Hochspannungsversorgungseinheit verbunden sind und von dieser Hochspannungsversorgungseinheit versorgt werden. Beispielsweise ist diese Hochspannungsversorgungseinheit die Hochspannungsversorgungseinheit 500. Die Erfindung ist nicht auf die vorgenannten Hochspannungsbaueinheiten eingeschränkt. Vielmehr kann jede weitere Hochspannungsbaueinheit der vorgenannten Teilchenstrahlgeräte mit der Hochspannungsversorgungseinheit 500 oder einer weiteren Hochspannungsversorgungseinheit elektrisch verbunden sein.High-voltage units in the 2 until 5 Particle beam devices 100, 200 and 400 shown are at high voltage, which is provided by at least one high-voltage supply unit. For example, the electron source 101 is connected to a high-voltage power supply unit 500 . Further, the extraction electrode 102 is connected to a high-voltage power supply unit 500', and the anode 103 of the SEM 100 is connected to a high-voltage power supply unit 500" (cf. 2 ). In the combination device 200, for example, the ion beam generator 301 and the extraction electrode 302 in the ion beam device 300 are connected to a high-voltage supply unit 500. In addition, further lenses of the ion beam device 300, for example the condenser lens 303 and/or the second objective lens 304, can be designed as electrostatic lenses which are also connected to a high-voltage supply unit and are supplied by this high-voltage supply unit. For example, this high-voltage supply unit is the high-voltage supply unit 500. The invention is not limited to the aforementioned high-voltage assemblies. Rather, each additional high-voltage assembly of the aforementioned particle beam devices can be electrically connected to the high-voltage supply unit 500 or to an additional high-voltage supply unit.

Bei dem in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts 400 kann mindestens eines der nachfolgend genannten Hochspannungsbaueinheiten des Teilchenstrahlgeräts 400 auf Hochspannung liegen, von einer Hochspannungsversorgungseinheit angesteuert und versorgt werden: die Elektronenquelle 402, die Extraktionselektrode 403, die Anode 404, die erste elektrostatische Linse 405, die zweite elektrostatische Linse 406, die dritte elektrostatische Linse 407, die erste Spiegelelektrode 413A, die zweite Spiegelelektrode 413B, die dritte Spiegelelektrode 413C, die vierte elektrostatische Linse 415, das untere Strahlführungsrohr 420 sowie die Filterelektrode 430. Beispielsweise ist die Elektronenquelle 402 mit einer ersten Hochspannungsversorgungseinheit 500A elektrisch verbunden. Ferner ist beispielsweise die Extraktionselektrode 403 mit einer zweiten Hochspannungsversorgungseinheit 500B elektrisch verbunden. Darüber hinaus ist die Anode 404 mit einer dritten Hochspannungsversorgungseinheit 500C elektrisch verbunden. Das obere Strahlführungsrohr 431 kann beispielsweise mit einer vierten Hochspannungsversorgungseinheit 500D elektrisch verbunden sein. Es ist aber auch möglich, dass die Anode 404 mit dem oberen Strahlführungsrohr 431 elektrisch verbunden ist, wie dies bereits weiter oben beschrieben ist. In diesem Fall wird das Potential des oberen Strahlführungsrohrs 431 über die Anode 404 mit der dritten Hochspannungsversorgungseinheit 500C versorgt. Die vierte Hochspannungsversorgungseinheit 500D wird dann nicht benötigt. Die erste elektrostatische Linse 405 ist mit einer fünften Hochspannungsversorgungseinheit 500E elektrisch verbunden. Ferner ist die zweite elektrostatische Linse 406 mit einer sechsten Hochspannungsversorgungseinheit 500F elektrisch verbunden. Darüber hinaus ist die dritte elektrostatische Linse 407 mit einer siebten Hochspannungsversorgungseinheit 500G elektrisch verbunden. Das untere Strahlführungsrohr 420 ist mit einer achten Hochspannungsversorgungseinheit 500H elektrisch verbunden. Ferner ist die dritte Spiegelelektrode 413C mit einer neunten Hochspannungsversorgungseinheit 500I elektrisch verbunden. Darüber hinaus ist die zweite Spiegelelektrode 413B mit einer zehnten Hochspannungsversorgungseinheit 500J elektrisch verbunden. Ferner ist die erste Spiegelelektrode 413A mit einer elften Hochspannungsversorgungseinheit 500K elektrisch verbunden. Die vierte elektrostatische Linse 415 ist mit einer zwölften Hochspannungsversorgungseinheit 500L elektrisch verbunden. Bei einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Filterelektrode 430 mit einer dreizehnten Hochspannungsversorgungseinheit 500M elektrisch verbunden ist.At the in the 4 and 5 In the illustrated exemplary embodiment of the particle beam device 400 according to the invention, at least one of the following high-voltage components of the particle beam device 400 can be at high voltage, controlled and supplied by a high-voltage supply unit: the electron source 402, the extraction electrode 403, the anode 404, the first electrostatic lens 405, the second electrostatic lens 406, the third electrostatic lens 407, the first mirror electrode 413A, the second mirror electrode 413B, the third mirror electrode 413C, the fourth electrostatic lens 415, the lower beam guiding tube 420 and the filter electrode 430. For example, the electron source 402 is electrically connected to a first high-voltage supply unit 500A . Further, for example, the extraction electrode 403 is electrically connected to a second high-voltage power supply unit 500B. In addition, the anode 404 is electrically connected to a third high-voltage power supply unit 500C. The upper beam guiding tube 431 can be electrically connected to a fourth high-voltage supply unit 500D, for example. However, it is also possible for the anode 404 to be electrically connected to the upper beam guidance tube 431, as has already been described above. In this case, the potential of the upper beam guiding tube 431 is supplied via the anode 404 with the third high-voltage power supply unit 500C. The fourth high-voltage power supply unit 500D is then not required. The first electrostatic lens 405 is electrically connected to a fifth high-voltage power supply unit 500E. Furthermore, the second electrostatic lens 406 is electrically connected to a sixth high-voltage power supply unit 500F. In addition, the third electrostatic lens 407 is electrically connected to a seventh high-voltage power supply unit 500G. The lower beam guiding tube 420 is electrically connected to an eighth high voltage power supply unit 500H. Furthermore, the third mirror electrode 413C is electrically connected to a ninth high-voltage power supply unit 500I. In addition, the second mirror electrode 413B is electrically connected to a tenth high-voltage power supply unit 500J. Furthermore, the first mirror electrode 413A is electrically connected to an eleventh high-voltage power supply unit 500K. The fourth electrostatic lens 415 is electrically connected to a twelfth high-voltage power supply unit 500L. A further specific embodiment provides for the filter electrode 430 to be electrically connected to a thirteenth high-voltage supply unit 500M.

Die erste bis dreizehnte Hochspannungsversorgungseinheiten 500A bis 500M können identisch ausgebildet sein. Beispielsweise sind sie wie die Hochspannungsversorgungseinheit 500 ausgebildet, die nachfolgend näher erläutert wird. Zunächst wird auf die 6 eingegangen.The first through thirteenth high-voltage power supply units 500A through 500M may be configured identically. For example, they are designed like the high-voltage supply unit 500, which is explained in more detail below. First on the 6 received.

6 zeigt in einem schematischen Blockschaltbild eine Schaltungsanordnung, durch welche die Hochspannungsversorgungseinheit 500 gegeben ist. Die Hochspannungsversorgungseinheit 500 weist eine erste Stromquelle 501 zur Bereitstellung eines ersten Stroms I1, auf. Die erste Stromquelle 501 kann beispielsweise als Konstant-Stromquelle ausgebildet sein, so dass der von der ersten Stromquelle 501 zur Verfügung gestellte erste Strom I1 konstant ist. Alternativ ist vorgesehen, die erste Stromquelle 501 als einstellbare Stromquelle auszubilden, so dass der erste Strom I1 eingestellt werden kann. Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform der Hochspannungsversorgungseinheit 500 ist die erste Stromquelle 501 vorzugsweise eine Konstant-Stromquelle. An der der ersten Stromquelle 501 ist über eine erste Leitung 503 eine erste Spannungsquelle 502 angeschlossen. Die erste Spannungsquelle 502 stellt eine Betriebsspannung für die erste Stromquelle 501 zur Verfügung. 6 shows a circuit arrangement in a schematic block diagram by which the high-voltage supply unit 500 is provided. The high-voltage supply unit 500 has a first current source 501 for providing a first current I 1 . The first current source 501 can be embodied as a constant current source, for example, so that the first current I 1 made available by the first current source 501 is constant. Alternatively, provision is made for the first current source 501 to be in the form of an adjustable current source, so that the first current I 1 can be adjusted. At the in 6 illustrated embodiment of the high-voltage supply unit 500, the first current source 501 is preferably a constant current source. At the first power source 501 is a first line 503 a first voltage source 502 connected. The first voltage source 502 provides an operating voltage for the first current source 501 .

Die Hochspannungsversorgungseinheit 500 weist ferner eine zweite Stromquelle 504 zur Bereitstellung eines zweiten Stroms I2 auf. Die zweite Stromquelle 504 ist beispielsweise als eine einstellbare Stromquelle ausgebildet, so dass der von der zweiten Stromquelle 504 zur Verfügung gestellte zweite Strom I2 einstellbar ist. Alternativ ist es vorgesehen, die zweite Stromquelle 504 als Konstant-Stromquelle auszubilden, sodass der zweite Strom I2 konstant ist. Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform der Hochspannungsversorgungseinheit 500 ist die zweite Stromquelle 504 als eine einstellbare Stromquelle ausgebildet. Die zweite Stromquelle 504 ist über eine zweite Leitung 506 mit der ersten Stromquelle 501 verbunden. Die erste Stromquelle 501 ist mit der zweiten Stromquelle 504 in Reihe geschaltet. Zur Versorgung der zweiten Stromquelle 504 mit einer Betriebsspannung ist eine zweite Spannungsquelle 505 mit der zweiten Stromquelle 504 über eine dritte Leitung 507 verbunden.The high-voltage supply unit 500 also has a second current source 504 for providing a second current I 2 . The second current source 504 is in the form of an adjustable current source, for example, so that the second current I 2 made available by the second current source 504 can be adjusted. Alternatively, provision is made for the second current source 504 to be in the form of a constant current source, so that the second current I 2 is constant. At the in 6 illustrated embodiment of the high-voltage supply unit 500, the second current source 504 is designed as an adjustable current source. The second current source 504 is connected to the first current source 501 via a second line 506 . The first current source 501 is connected to the second current source 504 in series. A second voltage source 505 is connected to the second current source 504 via a third line 507 in order to supply the second current source 504 with an operating voltage.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, sowohl die erste Stromquelle 501 als auch die zweite Stromquelle 504 als einstellbare Stromquellen auszubilden.In a further embodiment of the invention, provision is made for both the first current source 501 and the second current source 504 to be in the form of adjustable current sources.

Die Hochspannungsversorgungseinheit 500 weist darüber hinaus einen Einstell- und/oder Regelkreis 508 zur Einstellung einer Ausgangsspannung Ua auf. Die Ausgangsspannung Ua wird an einem Hochspannungsanschluss 509 bereitgestellt und abgegriffen. Die Ausgangsspannung Ua ist eine Hochspannung, welche mindestens einer der weiter oben genannten Hochspannungsbaueinheiten von einem der vorgenannten Teilchenstrahlgeräte 100, 200 oder 400 zur Verfügung gestellt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird an mindestens einer der vorgenannten Hochspannungsbaueinheiten eines der vorgenannten Teilchenstrahlgeräte 100, 200 oder 400 die Ausgangsspannung Ua angelegt.The high-voltage supply unit 500 also has a setting and/or control circuit 508 for setting an output voltage U a . The output voltage U a is provided at a high-voltage connection 509 and tapped off. The output voltage U a is a high voltage which is made available to at least one of the above-mentioned high-voltage units by one of the aforementioned particle beam devices 100, 200 or 400. In other words, the output voltage U a is applied to at least one of the aforementioned high-voltage units of one of the aforementioned particle beam devices 100, 200 or 400.

Die Hochspannungsversorgungseinheit 500 weist eine optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung 510 auf, welche den Einstell- und/oder Regelkreis 508 mit der einstellbaren zweiten Stromquelle 504 verbindet. Wenn die erste Stromquelle 501 als einstellbare Stromquelle ausgebildet ist, kann die optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung 510 zusätzlich oder alternativ den Einstell- und/oder Regelkreis 508 mit der ersten Stromquelle 501 verbinden. In der 6 ist die optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung 510 schematisch mit gestrichelten Linien dargestellt. Beispielsweise ist die optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung 510 als Lichtleiter ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist vorgesehen, dass die optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung 510 an dem Einstell- und/oder Regelkreis 508 eine Sendeeinheit und an der einstellbaren zweiten Stromquelle 504 eine Empfangseinheit aufweist. Die Sendeeinheit ist beispielsweise als LED und die Empfangseinheit ist beispielsweise als ein Lichtempfänger ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist eine Übertragung mittels Funksignalen zwischen der Empfangseinheit und der Sendeeinheit vorgesehen. Beispielsweise ist jede elektronische Kopplung oder Übertragung verwendbar, die eine Trennung oder Isolation der unterschiedlichen Hochspannungspotentiale erlaubt.The high-voltage supply unit 500 has an optical and/or electronic coupling device 510 which connects the adjustment and/or control circuit 508 to the adjustable second current source 504 . If the first current source 501 is embodied as an adjustable current source, the optical and/or electronic coupling device 510 can additionally or alternatively connect the adjustment and/or control circuit 508 to the first current source 501. In the 6 the optical and/or electronic coupling device 510 is shown schematically with dashed lines. For example, the optical and/or electronic coupling device 510 is designed as a light guide. In addition or as an alternative to this, it is provided that the optical and/or electronic coupling device 510 has a transmission unit on the adjustment and/or control circuit 508 and a reception unit on the adjustable second current source 504 . The transmitting unit is designed as an LED, for example, and the receiving unit is designed as a light receiver, for example. In addition or as an alternative to this, transmission by means of radio signals is provided between the receiving unit and the transmitting unit. For example, any electronic coupling or transmission that allows separation or isolation of the different high voltage potentials can be used.

Die Hochspannungsversorgungseinheit 500 weist einen Rückführwiderstand 511 auf. Der Rückführwiderstand 511 ist mit dem Einstell- und/oder Regelkreis 508 durch vierte Leitungen 512 verbunden. Darüber hinaus ist der Rückführwiderstand 511 mit der ersten Stromquelle 501 durch eine fünfte Leitung 513 und durch Teile der zweiten Leitung 506 verbunden. Auch mit der zweiten Stromquelle 504 ist der Rückführwiderstand 511 verbunden, und zwar über die fünfte Leitung 513 und Teile der zweiten Leitung 506.The high-voltage power supply unit 500 has a feedback resistor 511 . The feedback resistor 511 is connected to the adjustment and/or control loop 508 by fourth lines 512 . In addition, the feedback resistor 511 is connected to the first current source 501 through a fifth line 513 and through parts of the second line 506 . The feedback resistor 511 is also connected to the second current source 504, specifically via the fifth line 513 and parts of the second line 506.

Durch den Rückführwiderstand 511 fließt ein dritter Strom I3, welcher durch die fünfte Leitung 513 fließt. Ferner sind der Rückführwiderstand 511, die erste Stromquelle 501 und die zweite Stromquelle 504 durch eine siebte Leitung 514 mit dem Hochspannungsanschluss 509 verbunden, durch welche ein vierter Strom I4 fließt. Der vierte Strom I4 kann bei einer elektrostatischen Anwendung auch den Betrag Null aufweisen.A third current I 3 , which flows through the fifth line 513 , flows through the feedback resistor 511 . Furthermore, the feedback resistor 511, the first current source 501 and the second current source 504 are connected to the high-voltage terminal 509 by a seventh line 514, through which a fourth current I 4 flows. In the case of an electrostatic application, the fourth current I4 can also have the magnitude zero.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist nicht nur der Rückführwiderstand 511, sondern zusätzlich mindestens ein weiterer Rückführwiderstand (nicht dargestellt) vorgesehen, der parallel zum Rückführwiderstand 511 geschaltet ist. Der weitere Rückführwiderstand kann beispielsweise wie der Rückführwiderstand 511 ausgebildet sein, auf den weiter unten noch näher eingegangen wird. Der weitere Rückführwiderstand dient der Reduzierung des Rauschens.In a further embodiment, not only the feedback resistor 511 is provided, but also at least one further feedback resistor (not shown), which is connected in parallel with the feedback resistor 511. The further feedback resistor can be designed, for example, like feedback resistor 511, which will be discussed in more detail below. The additional feedback resistor serves to reduce the noise.

Die Baueinheiten der Hochspannungsversorgungseinheit 500, also die erste Stromquelle 501, die erste Spannungsquelle 502, die zweite Stromquelle 504, die zweite Spannungsquelle 505, der Einstell- und/oder Regelkreis 508 und/oder der Rückführwiderstand 511 können jegliche geeignete Ausgestaltung annehmen. Ein Ausführungsbeispiel, wie die Baueinheiten der Hochspannungsversorgungseinheit 500 ausgebildet sind, ist in der 7 dargestellt. 7 beruht auf der 6. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die erste Stromquelle 501 wird durch eine Kaskadenschaltung von bipolaren Transistoren, insbesondere bipolare Transistoren mit isolierter Gate-Elektrode (sogenannte IGBTs), oder von Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (sogenannte MOSFETs) gebildet. Analoges gilt für die zweite Stromquelle 504, die zudem noch die Empfangseinheit 510A der optischen und/oder elektronischen Kopplungseinrichtung 510 aufweist.The components of the high-voltage supply unit 500, ie the first power source 501, the first voltage source 502, the second power source 504, the second voltage source 505, the setting and/or control loop 508 and/or feedback resistor 511 may take any suitable form. An exemplary embodiment of how the structural units of the high-voltage supply unit 500 are designed is shown in FIG 7 shown. 7 is based on the 6 . Identical components are provided with the same reference symbols. The first current source 501 is formed by a cascade connection of bipolar transistors, in particular bipolar transistors with an insulated gate electrode (so-called IGBTs), or of metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (so-called MOSFETs). The same applies to the second current source 504, which also has the receiving unit 510A of the optical and/or electronic coupling device 510.

Der Einstell- und/oder Regelkreis 508 weist eine Spannungssollwertvorgabeeinheit 515 zur Vorgabe einer Spannung Uf und eine Regeleinheit 516 auf. Darüber hinaus weist der Einstell- und/oder Regelkreis 508 die Sendeeinheit 510B der optischen und/oder elektronischen Kopplungseinrichtung 510 auf.The adjustment and/or control circuit 508 has a voltage setpoint setting unit 515 for setting a voltage U f and a control unit 516 . In addition, the adjustment and/or control circuit 508 has the transmission unit 510B of the optical and/or electronic coupling device 510 .

Der Rückführwiderstand 511 ist beispielsweise als Widerstandskette ausgebildet. Bei dem in der 7 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Rückführwiderstand 511 n Widerstände auf, die mit R1 bis Rn gekennzeichnet sind. Die n Widerstände sind in Reihe geschaltet sind. Beispielsweise ist n eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 800, beispielsweise im Bereich von 200 bis 600 oder beispielsweise im Bereich von 300 bis 500. Bei einem Ausführungsbeispiel ist n beispielsweise 400. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die n Widerstände identisch ausgebildet sind und jeweils einen identischen Widerstandswert aufweisen. Wenn die zweite Stromquelle 504 einstellbar ist, dient die erste Stromquelle 501 der Hochspannungsversorgungseinheit 500 dem Vorgeben eines maximalen positiven Stroms, nämlich des ersten Stroms I1. Die einstellbare zweite Stromquelle 504 stellt den 4-Quadranten-Betrieb der Hochspannungsversorgungseinheit 500 sicher. Die Ausgangsspannung Ua wird wie folgt eingestellt. Die über dem Rückführwiderstand 511 abfallende Spannung wird gemessen, um daraus den dritten Strom I3 zu bestimmen. Der zweite Strom I2 wird dann mittels des Einstell- und/oder Regelkreis 508 derart eingestellt und geregelt, dass gilt: I 2 = I 1 I 3 I 4 .

Figure DE102015207484B4_0002
The feedback resistor 511 is in the form of a resistor chain, for example. At the in the 7 In the embodiment shown, the feedback resistor 511 has n resistors labeled R 1 to R n . The n resistors are connected in series. For example, n is an integer in the range from 2 to 800, for example in the range from 200 to 600 or for example in the range from 300 to 500. In one embodiment, n is 400, for example. In particular, it is provided that the n resistors are of identical design and each have an identical resistance value. If the second current source 504 is adjustable, the first current source 501 of the high-voltage supply unit 500 is used to specify a maximum positive current, namely the first current I 1 . The adjustable second current source 504 ensures the 4-quadrant operation of the high-voltage supply unit 500 . The output voltage U a is set as follows. The voltage drop across the feedback resistor 511 is measured in order to determine the third current I 3 therefrom. The second current I 2 is then set and controlled by means of the setting and/or control circuit 508 in such a way that: I 2 = I 1 I 3 I 4 .
Figure DE102015207484B4_0002

Es wird demnach der dritte Strom I3 gemessen, um den zweiten Strom I2 einzustellen. Durch die Einstellung des zweiten Stroms I2 stellt sich auch der dritte Strom I3 neu ein. Dann stellt sich die Ausgangsspannung Ua gegenüber einem Bezugspotential Ub entsprechend einem Teilerverhältnis der Widerstandskette gemäß folgender Gleichung ein: U a = U ƒ ( ( R m + 1 + R m + 2 + + R n ) R 1 + R 2 + + R n ) = U ƒ ( n m m )

Figure DE102015207484B4_0003
wobei Ua die Ausgangsspannung, Uf die oben erwähnte vorgegebene Spannung, R1 bis Rm die Werte der ersten Widerstände sind, die in Reihe geschaltet sind und in 7 als einzelner Widerstand dargestellt sind, und Rm+1 bis Rn die Werte der weiteren Widerstände der Widerstandskette sind.Accordingly, the third current I 3 is measured in order to set the second current I 2 . The setting of the second current I 2 also resets the third current I 3 . Then the output voltage U a is set in relation to a reference potential U b according to a divider ratio of the resistor chain according to the following equation: u a = u ƒ ( ( R m + 1 + R m + 2 + + R n ) R 1 + R 2 + + R n ) = u ƒ ( n m m )
Figure DE102015207484B4_0003
where U a is the output voltage, U f is the predetermined voltage mentioned above, R 1 to R m are the values of the first resistors connected in series and in 7 are shown as a single resistor, and R m+1 to R n are the values of the other resistors in the resistor chain.

Wenn die erste Stromquelle 501 als einstellbare Stromquelle ausgebildet ist und wenn die zweite Stromquelle 504 als Konstant-Stromquelle ausgebildet ist, dann gibt die zweite Stromquelle 504 einen maximalen negativen Strom I2 vor. Die Einstellung der Ausgangsspannung Ua erfolgt dann analog der obigen Ausführungen, wobei die einstellbare erste Stromquelle 501 die Funktion der oben genannten einstellbaren zweiten Stromquelle 504 übernimmt.If the first current source 501 is designed as an adjustable current source and if the second current source 504 is designed as a constant current source, then the second current source 504 specifies a maximum negative current I 2 . The output voltage U a is then set analogously to the above statements, with the adjustable first current source 501 taking over the function of the adjustable second current source 504 mentioned above.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, sowohl die erste Stromquelle 501 als auch die zweite Stromquelle 504 als einstellbare Stromquellen auszubilden. Dann ist es möglich, den maximalen positiven Strom und den maximalen negativen Strom beliebig einzustellen.In a further exemplary embodiment, provision is made for both the first current source 501 and the second current source 504 to be in the form of adjustable current sources. Then it is possible to set the maximum positive current and the maximum negative current arbitrarily.

Das Bezugspotential Ub des Einstell- und/oder Regelkreises 508 kann ein beliebiges Potential annehmen. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Bezugspotential Ub des Einstell- und/oder Regelkreises 508 eine Ausgangsspannung einer weiteren Hochspannungsversorgungseinheit ist, welche identisch oder ähnlich der Hochspannungsversorgungseinheit 500 ausgebildet sein kann. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht demnach vor, eine Reihenschaltung von Hochspannungsversorgungseinheiten 500 zu bilden. Falls der vierte Strom I4 (also der Laststrom) in den Hochspannungsbaueinheiten - wie für elektrostatische Einheiten in Teilchenstrahlgeräten üblich - vernachlässigbar ist, ergeben sich für die Ströme zwischen den unterschiedlichen Hochspannungsversorgungseinheiten 500 im Grunde nur die dritten Ströme I3 in die jeweiligen Rückführwiderstände 511, die bei einer konstanten Ausgangsspannungskonfiguration nur kaum messbaren Schwankungen unterliegen.The reference potential U b of the adjustment and/or control circuit 508 can assume any desired potential. In particular, it is provided that the reference potential U b of the adjustment and/or control circuit 508 is an output voltage of a further high-voltage supply unit, which can be configured identically or similarly to the high-voltage supply unit 500 . An embodiment of the invention therefore provides for a series connection of high-voltage supply units 500 to be formed. If the fourth current I 4 (i.e. the load current) in the high-voltage units - as is usual for electrostatic units in particle beam devices - is negligible, the currents between the different high-voltage supply units 500 basically only result in the third currents I 3 in the respective feedback resistors 511, which are subject to hardly any measurable fluctuations with a constant output voltage configuration.

Wenn die erste Stromquelle 501 nicht als Konstant-Stromquelle, sondern als einstellbare Stromquelle ausgebildet ist, kann der Strom I1 der ersten Stromquelle 501 beispielsweise ebenfalls von dem Einstell- und/oder Regelkreis 508 eingestellt werden (nicht dargestellt). Dies wurde bereits weiter oben erläutert.If the first current source 501 is not designed as a constant current source but as an adjustable current source, the current I 1 of the first current source 501 can also be adjusted by the adjustment and/or control circuit 508 (not shown), for example. This has already been explained above.

8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Hochspannungsversorgungseinheit 500. 8 beruht auf der 7. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß der 7 weist die Ausführungsform der Hochspannungsversorgungseinheit 500 der 8 eine Rückführeinheit 517 auf, welche mit einem kapazitiven Spannungsteiler versehen ist. Der kapazitive Spannungsteiler weist hier einen ersten Kondensator C1 und einen zweiten Kondensator C2 auf. Ferner weist die Rückführeinheit 517 eine Verstärker- und Filtereinheit 518 auf. Die Rückführeinheit 517 ist parallel zum Rückführwiderstand 511 geschaltet. Hierdurch ist es möglich, eine Änderung der Ausgangsspannung Ua schneller zu messen und somit den durch den Rückführwiderstand 511 fließenden dritten Strom I3 schneller zu bestimmen. Mittels des Einstell- und/oder Regelkreis 508 ist es dann möglich, den zweiten Strom I2 der einstellbaren zweiten Stromquelle 504 schneller einzustellen und/oder zu regeln. Ferner ermöglicht es die Rückführeinheit 517, die Restwelligkeit und das Rauschen aufgrund einer höheren Empfindlichkeit bei der Bestimmung des dritten Stroms I3 zu reduzieren. Dies ist bereits weiter oben erläutert worden. Es wird auf das weiter oben Erläuterte Bezug genommen. 8th shows a further embodiment of the high-voltage supply unit 500. 8th is based on the 7 . Identical components are provided with the same reference symbols. In contrast to the embodiment according to FIG 7 shows the embodiment of the high-voltage power supply unit 500 of FIG 8th a feedback unit 517 which is provided with a capacitive voltage divider. The capacitive voltage divider here has a first capacitor C1 and a second capacitor C2. Furthermore, the feedback unit 517 has an amplifier and filter unit 518 . The feedback unit 517 is connected in parallel with the feedback resistor 511 . This makes it possible to measure a change in the output voltage U a more quickly and thus to determine the third current I 3 flowing through the feedback resistor 511 more quickly. It is then possible to use the setting and/or control circuit 508 to set and/or control the second current I 2 of the adjustable second current source 504 more quickly. Furthermore, the feedback unit 517 makes it possible to reduce the residual ripple and the noise due to a higher sensitivity in determining the third current I 3 . This has already been explained above. Reference is made to what was explained above.

Die 9, 10 und 10A zeigen ein Ausführungsbeispiel des Rückführwiderstands 511 in Form einer Widerstands-Schaltungsanordnung in einer schematischen Darstellung. 9 zeigt das Ausführungsbeispiel des Rückführwiderstands 511 in einer Draufsicht ohne eine Kühleinheit. 10 zeigt das Ausführungsbeispiel des Rückführwiderstands 511 in einer seitlichen Darstellung mit einer Kühleinheit. Hierauf wird weiter unten näher eingegangen.the 9 , 10 and 10A 12 show an exemplary embodiment of the feedback resistor 511 in the form of a resistor circuit arrangement in a schematic representation. 9 12 shows the embodiment of the feedback resistor 511 in a plan view without a cooling unit. 10 shows the exemplary embodiment of the feedback resistor 511 in a side view with a cooling unit. This is discussed in more detail below.

Der Rückführwiderstand 511 der 9 weist insgesamt 9 Widerstände R1 bis R9 auf. Das Ausführungsbeispiel ist aber nicht auf diese Anzahl Widerstände eingeschränkt. Vielmehr kann der Rückführwiderstand 511 jegliche geeignete Anzahl an Widerständen aufweisen, beispielsweise eine Anzahl im Bereich von 2 bis 800, beispielsweise bis zu 400. Die Widerstände R1 bis Rg sind beispielsweise an einer Leiterplatte 519 angeordnet und in Reihe geschaltet. Hierzu werden Leiterbahnen auf der Leiterplatte 519 verwendet, die aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht dargestellt sind. Alternativ hierzu können die Widerstände R1 bis Rg frei verdrahtet sein. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel unter Verwendung einer Leiterplatte 519 sind die Widerstände R1 bis Rg im selben Abstand zu einander und zu der Leiterplatte 519 angeordnet. Ferner sind die Widerstände R1 bis R9 identisch ausgebildet, und zwar hinsichtlich ihrer baulichen Ausbildung als auch hinsichtlich ihres Widerstandswertes. Die Widerstände R1 bis R9 stammen bevorzugt aus derselben Fertigungscharge. Es ist dann auch davon auszugehen, dass die weiteren technischen Spezifikationen, beispielsweise der Temperaturkoeffizient und der Spannungskoeffizient der einzelnen Widerstände, identisch sind oder nur geringfügig voneinander abweichen. Auch hier gilt das hinsichtlich der Streuung der Temperaturkoeffizienten bereits weiter oben Gesagte.The feedback resistor 511 of 9 has a total of 9 resistors R 1 to R 9 . However, the exemplary embodiment is not restricted to this number of resistors. Rather, the feedback resistor 511 can have any suitable number of resistors, for example a number in the range from 2 to 800, for example up to 400. The resistors R 1 to Rg are arranged, for example, on a printed circuit board 519 and connected in series. Conductor tracks on the printed circuit board 519 are used for this purpose, which are not shown here for reasons of clarity. As an alternative to this, the resistors R 1 to Rg can be freely wired. In the exemplary embodiment illustrated here using a printed circuit board 519, the resistors R 1 to Rg are arranged at the same distance from one another and from the printed circuit board 519. Furthermore, the resistors R 1 to R 9 are of identical design, specifically with regard to their structural design as well as with regard to their resistance value. The resistors R 1 to R 9 preferably come from the same production batch. It can then also be assumed that the other technical specifications, for example the temperature coefficient and the voltage coefficient of the individual resistors, are identical or differ only slightly from one another. What was said above with regard to the scattering of the temperature coefficients also applies here.

Der Rückführwiderstand 511 ist in 10 in einer seitlichen Darstellung schematisch dargestellt. Die Widerstände R1 bis Rg sind von einer wärmeleitenden Isolierung 521 umgeben, welche den Raum zwischen den Widerständen R1 bis R9 vollständig einnimmt. Mit anderen Worten ausgedrückt umgibt die wärmeleitenden Isolierung 521 die Widerstände R1 bis Rg vollständig. Die wärmeleitende Isolierung 521 ist beispielsweise als ein Verguss insbesondere in Form einer Masse aus Epoxy oder aus Polyurethan oder in Form einer Isolierflüssigkeit ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann die wärmeleitende Isolierung 521 auch aus Silikon ausgebildet sein. Die wärmeleitende Isolierung ist elektrisch nicht leitend und weist eine für ein Isoliermaterial hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Zusätzlich zu der wärmeleitenden Isolierung 521 weist der Rückführwiderstand 511 eine Kühleinheit 520 auf. Die Kühleinheit 520 ist beispielsweise wasserdurchflossen und ist derart ausgestaltet, dass sie im Wesentlichen an ihrer gesamten Oberfläche eine im Wesentlichen konstante Temperatur aufweist. Die Kühleinheit 520 kann Teil eines hier nicht weiter dargestellten Gehäuses sein.The feedback resistor 511 is in 10 shown schematically in a side view. The resistors R 1 to Rg are surrounded by a thermally conductive insulation 521 which completely occupies the space between the resistors R 1 to R 9 . In other words, the thermally conductive insulation 521 completely surrounds the resistors R 1 to Rg. The thermally conductive insulation 521 is designed, for example, as a casting, in particular in the form of a compound made of epoxy or polyurethane or in the form of an insulating liquid. In addition or as an alternative to this, the thermally conductive insulation 521 can also be made of silicone. The thermally conductive insulation is electrically non-conductive and has a high thermal conductivity for an insulating material. In addition to the thermally conductive insulation 521 , the feedback resistor 511 has a cooling unit 520 . The cooling unit 520 has water flowing through it, for example, and is designed in such a way that it has an essentially constant temperature essentially over its entire surface. The cooling unit 520 can be part of a housing not shown here.

Die Kühleinheit 520 liegt auf der wärmeleitenden Isolierung 521 auf und ist zu den Widerständen R1 bis R9 mit einem identischen Abstand angeordnet. Dieser Abstand liegt beispielsweise im Bereich von 0,2 mm bis 1 mm. Der Abstand ist auf diesen Bereich aber nicht eingeschränkt. Vielmehr ist jeder geeignete Abstand verwendbar.The cooling unit 520 rests on the thermally conductive insulation 521 and is arranged at an identical distance from the resistors R 1 to R 9 . This distance is, for example, in the range from 0.2 mm to 1 mm. However, the distance is not restricted to this range. Rather, any suitable distance can be used.

Die wärmeleitende Isolierung 521 ist derart ausgebildet, dass die Kühleinheit 520 an der wärmeleitenden Isolierung 521 angeordnet ist. Beispielsweise liegt die Kühleinheit 520 auf der wärmeleitenden Isolierung 521 auf. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die wärmeleitende Isolierung 521 jeden der Widerstände R1 bis Rg berührt.The thermally conductive insulation 521 is formed such that the cooling unit 520 is arranged on the thermally conductive insulation 521 . For example, the cooling unit 520 lies on top of the thermally conductive insulation 521 on. In a further exemplary embodiment, it is envisaged that the thermally conductive insulation 521 touches each of the resistors R 1 to Rg.

Die Kühleinheit 520 ist mit den Widerständen R1 bis R9 thermisch gekoppelt. Es existiert ein Temperaturfluss zwischen den Widerständen R1 bis Rg und der Kühleinheit 520. Bei der in 9 und 10 dargestellten Ausführungsform des Rückführwiderstands 511 ist es gewährleistet, dass die Widerstände R1 bis R9 einen im Wesentlichen identischen Wärmewiderstand zu der Kühleinheit 520 haben. Durch die identische Verlustleitung für alle Widerstände R1 bis R9 stellt sich demnach dieselbe Temperaturdifferenz zwischen den Widerständen R1 bis Rg und der Kühleinheit 520 ein. Hierdurch wirken sich der mittlere Temperaturkoeffizient der Widerstände R1 bis R9 zusammen mit Temperaturänderungen der Kühleinheit 520 oder mit Änderungen der Verlustleistung der Widerstände R1 bis R9, die ebenfalls mit einer gemeinsamen Temperaturänderung der Widerstände R1 bis R9 verbunden ist, auf die Widerstände R1 bis Rg gleich aus, sodass das Teilerverhältnis R1 / (R1 + R2 + ... + R9) konstant bleibt. Es hat sich gezeigt, dass bei der vorbeschriebenen Ausführungsform für alle Widerstände R1 bis R9 sich eine identische Temperaturdifferenz hinsichtlich der Kühleinheit 520 einstellt. Unter Berücksichtigung dessen ist die Teilspannung U1 (vgl. beispielsweise 10A) näherungsweise unabhängig von der Temperaturdifferenz. Dies wird nachfolgend näher erläutert. Für die Teilspannung U1 gilt bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der 9, 10 und 10A U 1 = U a R 1 ( R 1 + R 2 + R 3 + R 4 + R 5 + R 6 + R 7 + R 8 + R 8 + R 9 )

Figure DE102015207484B4_0004
Cooling unit 520 is thermally coupled to resistors R 1 through R 9 . There is a temperature flow between the resistors R 1 to Rg and the cooling unit 520. In the case of FIG 9 and 10 In the illustrated embodiment of the feedback resistor 511, it is ensured that the resistors R 1 to R 9 have a substantially identical thermal resistance to the cooling unit 520. Due to the identical power loss for all resistors R 1 to R 9 , the same temperature difference between the resistors R 1 to Rg and the cooling unit 520 accordingly occurs. As a result, the mean temperature coefficient of the resistors R 1 to R 9 together with temperature changes of the cooling unit 520 or changes in the power loss of the resistors R 1 to R 9 , which is also associated with a common temperature change of the resistors R 1 to R 9 , affect the Resistors R 1 to Rg equalize so that the divider ratio R 1 / (R 1 + R 2 + ... + R 9 ) remains constant. It has been shown that in the embodiment described above, an identical temperature difference with regard to the cooling unit 520 is established for all resistors R 1 to R 9 . Taking this into account, the partial voltage U 1 (cf. for example 10A) approximately independent of the temperature difference. This is explained in more detail below. For the partial voltage U 1 applies in the described embodiment 9 , 10 and 10A u 1 = u a R 1 ( R 1 + R 2 + R 3 + R 4 + R 5 + R 6 + R 7 + R 8th + R 8th + R 9 )
Figure DE102015207484B4_0004

Da bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Widerstände R1 bis R9 identisch aufgebaut sind, kann näherungsweise davon ausgegangen werden, dass die Widerstände R1 bis Rg einen mittleren Temperaturkoeffizienten TK aufweisen. Dann gilt für die Teilspannung U1 U 1 = U a R ( 1 + T K Δ T ) ( R 1 + R 2 + R 3 + R 4 + R 5 + R 6 + R 7 + R 8 + R 8 + R 9 ) ( 1 + T K Δ T )

Figure DE102015207484B4_0005
Since the resistors R 1 to R 9 are constructed identically in the exemplary embodiment described, it can be approximately assumed that the resistors R 1 to Rg have an average temperature coefficient TK. Then applies to the partial voltage U 1 u 1 = u a R ( 1 + T K Δ T ) ( R 1 + R 2 + R 3 + R 4 + R 5 + R 6 + R 7 + R 8th + R 8th + R 9 ) ( 1 + T K Δ T )
Figure DE102015207484B4_0005

Es ist ersichtlich, dass die Teilspannung U1 näherungsweise unabhängig von der Temperaturdifferenz ΔT hinsichtlich der Kühleinheit 520 und der Verlustleistung in den Widerständen R1 bis R9 ist.It can be seen that the partial voltage U 1 is approximately independent of the temperature difference ΔT with regard to the cooling unit 520 and the power loss in the resistors R 1 to R 9 .

Bei einer weiteren Ausführungsform des Rückführwiderstands 511 ist vorgesehen, dass die Spannungskoeffizienten VK der Widerstände R1 bis R9 im Wesentlichen identisch sind. Wie oben gesagt, weisen alle Widerstände R1 bis R9 denselben Widerstandswert R auf. Durch die Reihenschaltung der Widerstände R1 bis Rg fällt darum an jedem der Widerstände R1 bis R9 die gleiche Spannung U ab. Unter Berücksichtigung, dass für den Widerstand in Abhängigkeit der angelegten Spannung gilt R ( U ) = R O V + V K R O V U

Figure DE102015207484B4_0006
wobei Rov der Widerstand bei einer Spannung von U= 0V ist, und dass bei identischen Widerständen für das Teilverhältnis gilt U 1 U a = R n R = 1 9
Figure DE102015207484B4_0007
dann ist die Teilspannung U1 des Rückführwiderstands 511 unabhängig von den Spannungskoeffizienten der Widerstände R1 bis Rg, denn es gilt: U 1 = U a R O V ( 1 + V K U ) ( n R O V ) ( 1 + V K U ) = 1 9
Figure DE102015207484B4_0008
In a further embodiment of the feedback resistor 511 it is provided that the voltage coefficients VK of the resistors R 1 to R 9 are essentially identical. As stated above, all resistors R 1 to R 9 have the same resistance value R. Because of the series connection of the resistors R 1 to Rg, the same voltage U drops across each of the resistors R 1 to R 9 . Taking into account that for the resistance as a function of the applied voltage applies R ( u ) = R O V + V K R O V u
Figure DE102015207484B4_0006
where Rov is the resistance at a voltage of U= 0V, and that for identical resistances applies to the division ratio u 1 u a = R n R = 1 9
Figure DE102015207484B4_0007
then the partial voltage U 1 of the feedback resistor 511 is independent of the voltage coefficients of the resistors R 1 to Rg because the following applies: u 1 = u a R O V ( 1 + V K u ) ( n R O V ) ( 1 + V K u ) = 1 9
Figure DE102015207484B4_0008

Somit ist der Rückführwiderstand 511 im Grunde ein Spannungsteiler, der sich bis zur Maximalspannung eines Teilwiderstands multipliziert mit der Anzahl n der Widerstände linear verhält.Thus, the feedback resistor 511 is basically a voltage divider that behaves linearly up to the maximum voltage of a partial resistor multiplied by the number n of resistors.

11 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät, beispielsweise eines der vorgenannten Teilchenstrahlgeräte 100, 200 oder 400. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist die Hochspannungsversorgungseinheit 500 auf, die bereits weiter oben erläutert wurde. Am Hochspannungsanschluss 509 liegt die Ausgangsspannung Ua an, welche von der Hochspannungsversorgungseinheit 500 zur Verfügung gestellt wird. Die Schaltungsanordnung weist auch eine Rauschunterdrückungseinheit 522 auf, die über eine Verbindungsleitung 523 mit der Hochspannungsversorgungseinheit 500 verbunden ist. Die Ausgangsspannung Ua wird mittels der Verbindungsleitung 523 der Rauschunterdrückungseinheit 522 zugeführt. Hierauf wird weiter unten näher eingegangen. Ferner wird die Rückführung der Hochspannungsversorgungseinheit 500, nämlich der Rückführwiderstand 511 oder alternativ die Rückführeinheit 517 über die fünfte Leitung 513 an einen Spannungsanschluss 531 angeschlossen. 11 shows a circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device, for example one of the aforementioned particle beam devices 100, 200 or 400. The circuit arrangement according to the invention has the high-voltage supply unit 500, which has already been explained above. The output voltage U a , which is made available by the high-voltage supply unit 500 , is present at the high-voltage connection 509 . The circuit arrangement also has a Noise suppression unit 522, which is connected to the high-voltage power supply unit 500 via a connecting line 523. The output voltage U a is fed to the noise suppression unit 522 by means of the connecting line 523 . This is discussed in more detail below. Furthermore, the feedback of the high-voltage supply unit 500, namely the feedback resistor 511 or alternatively the feedback unit 517, is connected to a voltage connection 531 via the fifth line 513.

Die Rauschunterdrückungseinheit 522 umfasst eine Rauschmesseinrichtung, die einen ersten Kondensator 524, beispielsweise einen Hochspannungskondensator, und einen zweiten Kondensator 525, beispielsweise einen Hochspannungskondensator, aufweist. Der erste Kondensator 524 kann auch keine Kapazität aufweisen, so dass das Teilerverhältnis dann 1 wäre. Dies wird beispielsweise dadurch realisiert, dass der erste Kondensator 524 beispielsweise eine vernachlässigbare kleine Kapazität aufweist oder dass der erste Kondensator 524 beispielsweise aus der Schaltung entfernt wird. An der Stelle des ersten Kondensators 524 wird die Leitung unterbrochen, so dass sich zwei Enden der Leitung nahe gegenüberliegen. Ferner weist die Rauschunterdrückungseinheit 522 eine Verstärker-Filter-Einheit 526 auf, die über eine Leitung 527 mit der Rauschmesseinrichtung verbunden ist. Darüber hinaus ist die Rauschunterdrückungseinheit 522 mit einem Rauschregelkreis 528 versehen, wobei der Rauschregelkreis 528 mit der Verstärker-Filter-Einheit 526 durch eine Leitung 529 verbunden ist und wobei der Rauschregelkreis 528 durch eine Leitung 530 mit der Rauschmesseinrichtung in Form des ersten Kondensators 524 und des zweiten Kondensators 525 verbunden ist. Darüber hinaus umfasst die Rauschunterdrückungseinheit 522 den Spannungsanschluss 531, an dem die Hochspannung anliegt. Der Spannungsanschluss 531 ist mit dem Rauschregelkreis 528 durch eine Leitung verbunden. Mit Upos ist die positive Versorgungsspannung und mit Uneg ist die negative Versorgungsspannung für die Rauschunterdrückungseinheit 522 gekennzeichnet.The noise suppression unit 522 comprises a noise measuring device which has a first capacitor 524, for example a high-voltage capacitor, and a second capacitor 525, for example a high-voltage capacitor. The first capacitor 524 can also have no capacitance, so that the divider ratio would then be 1. This is realized, for example, by the first capacitor 524 having a negligibly small capacitance, for example, or by the first capacitor 524 being removed from the circuit, for example. At the location of the first capacitor 524, the line is broken so that two ends of the line are close to each other. Furthermore, the noise suppression unit 522 has an amplifier/filter unit 526 which is connected to the noise measuring device via a line 527 . In addition, the noise suppression unit 522 is provided with a noise control circuit 528, with the noise control circuit 528 being connected to the amplifier/filter unit 526 by a line 529 and the noise control circuit 528 being connected by a line 530 to the noise measurement device in the form of the first capacitor 524 and the second capacitor 525 is connected. In addition, the noise suppression unit 522 includes the voltage terminal 531 to which the high voltage is applied. The voltage terminal 531 is connected to the noise control circuit 528 by a wire. The positive supply voltage is identified as U pos and the negative supply voltage for the noise suppression unit 522 is identified as U neg .

Die Schaltungsanordnung gemäß der 11 verbessert das Rauschen der Hochspannungsversorgungseinheit 500 dadurch, dass der Rauschregelkreis 528 nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang, dem Spannungsanschluss 531, die rauscharme Hochspannung bereitgestellt wird. Die Rauschunterdrückung erfolgt durch Messung des Wechselspannungsanteils der Hochspannung am Spannungsanschluss 531 mit der Rauschmesseinrichtung in Form des ersten Kondensators 524 mit einem parallel geschalteten Widerstand 532 und des zweiten Kondensators 525 und Unterdrückung des Rauschens mit dem Rauschregelkreis 528. Der mit der Rauschmesseinrichtung gemessene Wechselspannungsanteil der Hochspannung wird als Eingangssignal zu der Verstärker-Filter-Einheit 526 geführt. Als weiteres Eingangssignal erhält die Verstärker-Filter-Einheit 526 die Hochspannung der Hochspannungsversorgungseinheit 500. Das Ausgangssignal der Verstärker-Filter-Einheit 526 und die Hochspannung der Hochspannungsversorgungseinheit 500 werden dem Rauschregelkreis 528 zugeführt. Das Ausgangssignal des Rauschregelkreises 528 wird dann am Spannungsanschluss 531 als rauscharme Hochspannung bereitgestellt. Die Rauschunterdrückung wirkt direkt auf die Hochspannung der Hochspannungsversorgungseinheit 500 und wird beispielsweise auf die Hochspannung addiert. Die Grenzfrequenzen der Verstärker-Filter-Einheit 526 sollten unterschiedlich zu den Grenzfrequenzen der Hochspannungsversorgungseinheit 500 sein. Beispielsweise unterscheiden sich die Grenzfrequenzen der Verstärker-Filter-Einheit 526 und die Grenzfrequenzen der Hochspannungsversorgungseinheit 500 um einen Faktor 10. Hierdurch werden Eigenschwingungen der Schaltungsanordnung vermieden.The circuit arrangement according to 11 improves the noise of the high-voltage supply unit 500 in that the noise control circuit 528 is connected downstream, at the output of which, the voltage connection 531, the low-noise high voltage is provided. The noise is suppressed by measuring the AC component of the high voltage at the voltage connection 531 with the noise measuring device in the form of the first capacitor 524 with a resistor 532 connected in parallel and the second capacitor 525 and suppressing the noise with the noise control circuit 528. The AC voltage component of the high voltage measured with the noise measuring device is as an input signal to the amplifier-filter unit 526. The amplifier-filter unit 526 receives the high voltage of the high-voltage supply unit 500 as a further input signal. The output signal of the noise control circuit 528 is then provided at the voltage connection 531 as a low-noise high voltage. The noise suppression acts directly on the high voltage of the high voltage power supply unit 500 and is added to the high voltage, for example. The cut-off frequencies of the amplifier-filter unit 526 should be different from the cut-off frequencies of the high-voltage power supply unit 500. For example, the cut-off frequencies of the amplifier-filter unit 526 and the cut-off frequencies of the high-voltage supply unit 500 differ by a factor of 10. This avoids natural oscillations in the circuit arrangement.

Der Widerstand 532 hat zwei Funktionen. Zum einen bildet er zusammen mit der Parallelkapazität des Kondensators 524, 525 einen Hochpass mit einer definierten Grenzfrequenz. Zum anderen dominiert er den Leckstrom im zweiten Kondensator 525, der beispielsweise als ein Hochspannungskondensator mit hohem Spannungsabfall ausgebildet ist, bei dem sowohl interne Leckströme als auch externe Kriechströme nicht vernachlässigbar sind. Am ersten Kondensator 524 stellt sich dann eine Gleichspannung nahe bei 0V ein.Resistor 532 has two functions. On the one hand, together with the parallel capacitance of the capacitor 524, 525, it forms a high-pass filter with a defined limit frequency. On the other hand, it dominates the leakage current in the second capacitor 525, which is designed, for example, as a high-voltage capacitor with a high voltage drop, in which both internal leakage currents and external leakage currents are not negligible. A DC voltage close to 0V is then established at the first capacitor 524 .

12 zeigt eine weitere Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät, beispielsweise eines der vorgenannten Teilchenstrahlgeräte 100, 200 oder 400. Das Ausführungsbeispiel der 12 beruht auf dem Ausführungsbeispiel der 11. Gleiche Bauteile sind daher mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 11 ist es bei dem Ausführungsbeispiel der 12 vorgesehen, dass die positive Versorgungsspannung Upos und die negative Versorgungsspannung Uneg durch die Hochspannungsversorgungseinheit 500 bereitgestellt wird. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die beiden Versorgungsspannungen auch auf jegliche andere geeignete Weise zur Verfügung gestellt werden kann, beispielsweise durch Photozellen oder durch induktive Übertragung. 12 shows a further circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device, for example one of the aforementioned particle beam devices 100, 200 or 400. The embodiment of FIG 12 is based on the embodiment of 11 . Identical components are therefore marked with the same reference symbols. In contrast to the embodiment of 11 it is in the embodiment of 12 provided that the positive supply voltage U pos and the negative supply voltage U neg is provided by the high-voltage supply unit 500 . It is explicitly pointed out that the two supply voltages can also be made available in any other suitable way, for example by photocells or by inductive transmission.

13 zeigt eine weitere Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät, beispielsweise eines der vorgenannten Teilchenstrahlgeräte 100, 200 oder 400. Das Ausführungsbeispiel der 13 beruht zum einen auf dem Ausführungsbeispiel der 7. Ferner beruht das Ausführungsbeispiel der 13 auf der 12. Gleiche Bauteile sind daher mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die 13 zeigt eine detailliertere Darstellung des Abgriffs der positiven Versorgungsspannung Upos und der negativen Versorgungspannung Uneg an der Hochspannungsversorgungseinheit 500. So werden sowohl die positive Versorgungsspannung Upos als auch die negative Versorgungsspannung Uneg an der zweiten Leitung 506 abgegriffen. Zwischen einem ersten Abgriff 535 für die positive Versorgungspannung Upos und einem zweiten Abgriff 536 für die negative Versorgungsspannung Uneg sind eine erste Zenerdiode 533 und eine zweite Zenerdiode 534 in Reihe geschaltet. 13 shows a further circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device, for example one of the aforementioned particle beam devices 100, 200 or 400. The Ausfüh example of the 13 is based on the one hand on the embodiment of 7 . Furthermore, the embodiment is based 13 on the 12 . Identical components are therefore marked with the same reference symbols. the 13 shows a more detailed representation of the tapping of the positive supply voltage U pos and the negative supply voltage U neg at the high-voltage supply unit 500. Both the positive supply voltage U pos and the negative supply voltage U neg are tapped at the second line 506. A first zener diode 533 and a second zener diode 534 are connected in series between a first tap 535 for the positive supply voltage U pos and a second tap 536 for the negative supply voltage U neg .

Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.The features of the invention disclosed in the present description, in the drawings and in the claims can be essential both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments. The invention is not limited to the embodiments described. It can be varied within the scope of the claims and taking into account the knowledge of the person skilled in the art.

Bezugszeichenlistereference list

100100
SEMS.E.M
101101
Elektronenquelleelectron source
102102
Extraktionselektrodeextraction electrode
103103
Anodeanode
104104
Strahlführungsrohrbeam guide tube
105105
erste Kondensorlinsefirst condenser lens
106106
zweite Kondensorlinsesecond condenser lens
107107
erste Objektivlinsefirst objective lens
108108
erste Blendeneinheitfirst aperture unit
108A108A
erste Blendenöffnungfirst aperture
109109
zweite Blendeneinheitsecond aperture unit
110110
Polschuhepole shoes
111111
SpulenWash
112112
einzelne Elektrodesingle electrode
113113
Rohrelektrodetubular electrode
114114
Objektobject
115115
Rastereinrichtunggrid device
116116
erster Detektorfirst detector
117117
zweiter Detektorsecond detector
118118
zweite Blendenöffnungsecond aperture
119119
dritter Detektorthird detector
120120
Probenkammersample chamber
121121
vierter Detektor fourth detector
200200
Kombinationsgerätcombination device
201201
Probenkammer sample chamber
300300
Ionenstrahlgerätion beam device
301301
lonenstrahlerzeugerion beam generator
302302
Extraktionselektrode im lonenstrahlgerätExtraction electrode in the ion beam device
303303
Kondensorlinsecondenser lens
304304
zweite Objektivlinsesecond objective lens
305305
Probenhaltersample holder
306306
einstellbare Blendeadjustable aperture
307307
erste Elektrodenanordnungfirst electrode arrangement
308308
zweite Elektrodenanordnung second electrode arrangement
400400
Teilchenstrahlgerät mit KorrektoreinheitParticle beam device with correction unit
401401
Teilchenstrahlsäuleparticle beam column
402402
Elektronenquelleelectron source
403403
Extraktionselektrodeextraction electrode
404404
Anodeanode
405405
erste elektrostatische Linsefirst electrostatic lens
406406
zweite elektrostatische Linsesecond electrostatic lens
407407
dritte elektrostatische Linsethird electrostatic lens
408408
magnetische Ablenkeinheitenmagnetic deflection units
409409
erste elektrostatische Strahlablenkeinheitfirst electrostatic beam deflection unit
409A409A
erste Multipoleinheitfirst multipole unit
409B409B
zweite Multipoleinheitsecond multipole unit
410410
Strahlablenkeinrichtungbeam deflection device
411A411A
erster magnetischer Sektorfirst magnetic sector
411B411B
zweiter magnetischer Sektorsecond magnetic sector
411C411C
dritter magnetischer Sektorthird magnetic sector
411D411D
vierter magnetischer Sektorfourth magnetic sector
411E411E
fünfter magnetischer Sektorfifth magnetic sector
411F411F
sechster magnetischer Sektorsixth magnetic sector
411G411G
siebter magnetischer Sektor seventh magnetic sector
413A413A
erste Spiegelelektrodefirst mirror electrode
413B413B
zweite Spiegelelektrodesecond mirror electrode
413C413C
dritte Spiegelelektrodethird mirror electrode
414414
elektrostatischer Spiegelelectrostatic mirror
415415
vierte elektrostatische Linsefourth electrostatic lens
416416
zweite elektrostatische Strahlablenkeinheitsecond electrostatic beam deflection unit
416A416A
dritte Multipoleinheitthird multipole unit
416B416B
vierte Multipoleinheitfourth multipole unit
417417
dritte elektrostatische Strahlablenkeinheitthird electrostatic beam deflection unit
418418
fünfte elektrostatische Linsefifth electrostatic lens
418A418A
fünfte Multipoleinheitfifth multipole unit
418B418B
sechste Multipoleinheitsixth multipole unit
419419
erster Detektorfirst detector
420420
unteres Strahlführungsrohrlower jet guide tube
421421
Objektivlinseobjective lens
422422
magnetische Linsemagnetic lens
423423
sechste elektrostatische Linsesixth electrostatic lens
424424
Probentischrehearsal table
425425
Objektobject
426426
Probenkammersample chamber
427427
Detektionsstrahlwegdetection beam path
428428
zweiter Detektorsecond detector
429429
Rastereinrichtunggrid device
430430
Filterelektrodefilter electrode
431431
oberes Strahlführungsrohrupper beam guide tube
431A431A
weiteres Strahlführungsrohranother beam guiding tube
432432
weiteres magnetisches Ablenkelementanother magnetic deflection element
433433
weitere Elektrode another electrode
500500
Hochspannungsversorgungseinheithigh voltage power supply unit
500'500'
Hochspannungsversorgungseinheithigh voltage power supply unit
500"500"
Hochspannungsversorgungseinheithigh voltage power supply unit
500A500A
erste Hochspannungsversorgungseinheitfirst high-voltage power supply unit
500B500B
zweite Hochspannungsversorgungseinheitsecond high voltage power supply unit
500C500C
dritte Hochspannungsversorgungseinheitthird high voltage power supply unit
500D500D
vierte Hochspannungsversorgungseinheitfourth high-voltage power supply unit
500E500E
fünfte Hochspannungsversorgungseinheitfifth high-voltage power supply unit
500F500F
sechste Hochspannungsversorgungseinheitsixth high-voltage power supply unit
500G500g
siebte Hochspannungsversorgungseinheitseventh high-voltage power supply unit
500H500H
achte Hochspannungsversorgungseinheiteighth high-voltage power supply unit
500I500I
neunte Hochspannungsversorgungseinheitninth high-voltage power supply unit
500J500y
zehnte Hochspannungsversorgungseinheittenth high voltage power supply unit
500K500K
elfte Hochspannungsversorgungseinheiteleventh high-voltage power supply unit
500L500L
zwölfte Hochspannungsversorgungseinheittwelfth high-voltage power supply unit
500M500M
dreizehnte Hochspannungsversorgungseinheitthirteenth high-voltage power supply unit
501501
erste Stromquellefirst power source
502502
erste Spannungsquellefirst voltage source
503503
erste Leitungfirst line
504504
zweite Stromquellesecond power source
505505
zweite Spannungsquellesecond voltage source
506506
zweite Leitungsecond line
507507
dritte Leitungthird line
508508
Einstell- und/oder RegelkreisAdjustment and/or control circuit
509509
Hochspannungsanschlusshigh voltage connection
510510
optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtungoptical and/or electronic coupling device
510A510A
Empfangseinheitreceiving unit
510B510B
Sendeeinheittransmitter unit
511511
Rückführwiderstandfeedback resistor
512512
vierte Leitungenfourth lines
513513
fünfte Leitungfifth line
514514
siebte Leitungseventh line
515515
Spannungssollwertvorgabeeinheitvoltage setpoint specification unit
516516
Regeleinheitcontrol unit
517517
Rückführeinheitfeedback unit
518518
Verstärker- und Filtereinheitamplifier and filter unit
519519
Leiterplattecircuit board
520520
Kühleinheitcooling unit
521521
wärmeleitende Isolierungthermally conductive insulation
522522
Rauschunterdrückungseinheitnoise reduction unit
523523
Verbindungsleitungconnection line
524524
erster Kondensatorfirst capacitor
525525
zweiter Kondensatorsecond condenser
526526
Verstärker-Filter-EinheitAmplifier filter unit
527527
LeitungManagement
528528
Rauschregelkreisnoise control loop
529529
LeitungManagement
530530
LeitungManagement
531531
Spannungsanschlussvoltage connection
532532
WiderstandResistance
533533
erste Zenerdiodefirst zener diode
534534
zweite Zenerdiodesecond zener diode
535535
erster Abgrifffirst tap
536536
zweiter Abgriff second tap
C1C1
erster Kondensatorfirst capacitor
C2C2
zweiter Kondensatorsecond condenser
R1-RnR1-Rn
Widerständeresistors
R1-R9R1-R9
Widerständeresistors
I1I1
erster Stromfirst stream
I2I2
zweiter Stromsecond stream
I3I3
dritter Stromthird stream
I4I4
vierter Strom fourth stream
OAOA
optische Achseoptical axis
OA1OA1
erste optische Achsefirst optical axis
OA2OA2
zweite optische Achsesecond optical axis
OA3OA3
dritte optische Achse third optical axis
Uaetc
Ausgangsspannungoutput voltage
Ufugh
Führungsspannunglead voltage
UbUb
Bezugspotentialreference potential
U1U1
Teilspannungpartial voltage
Uposwhoops
positive Versorgungsspannungpositive supply voltage
Unegunequal
negative Versorgungsspannungnegative supply voltage

Claims (22)

Hochspannungsversorgungseinheit (500) zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung (Ua) für ein Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400), mit - mindestens einer ersten Stromquelle (501) zur Bereitstellung eines ersten Stroms (I1), - mindestens einer ersten Spannungsquelle (502), die an der ersten Stromquelle (501) über eine erste Leitung (503) angeschlossen ist, - mindestens einer zweiten Stromquelle (504) zur Bereitstellung eines zweiten Stroms (I2), wobei die zweite Stromquelle (504) über eine zweite Leitung (506) mit der ersten Stromquelle (501) verbunden ist, - mindestens einer zweiten Spannungsquelle (505), die mit der zweiten Stromquelle (504) über eine dritte Leitung (507) verbunden ist, - mindestens einem Einstell- und/oder Regelkreis (508) zur Einstellung und/oder Regelung der Ausgangsspannung (Ua), wobei der Einstell- und/oder Regelkreis (508) über eine optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung (510) mit der ersten Stromquelle (501) und/oder der zweiten Stromquelle (504) verbunden ist, und mit - mindestens einem Rückführwiderstand (511), durch den ein dritter Strom (13) fließt, wobei - der Rückführwiderstand (511) mit dem Einstell- und/oder Regelkreis (508) durch eine vierte Leitung (512) verbunden ist, - der Rückführwiderstand (511) mit der ersten Stromquelle (501) durch eine fünfte Leitung (513, 506) verbunden ist, - der Rückführwiderstand (511) mit der zweiten Stromquelle (504) durch eine sechste Leitung (513, 506) verbunden ist, und wobei - der Rückführwiderstand (511), die erste Stromquelle (501) und die zweite Stromquelle (504) durch eine siebte Leitung (514) mit einem Hochspannungsanschluss (509) verbunden sind, durch welche ein vierter Strom (14) fließt. High-voltage supply unit (500) for providing an output voltage (U a ) for a particle beam device (100, 200, 400), having - at least one first current source (501) for providing a first current (I 1 ), - at least one first voltage source (502) , which is connected to the first current source (501) via a first line (503), - at least one second current source (504) for providing a second current (I 2 ), the second current source (504) being supplied via a second line (506 ) is connected to the first power source (501), - at least one second voltage source (505), which is connected to the second power source (504) via a third line (507), - at least one adjustment and/or control circuit (508) for setting and/or controlling the output voltage (U a ), the setting and/or control circuit (508) having an optical and/or electronic coupling device (510) with the first power source (501) and/or the second power source (504) and with - at least one feedback resistor (511) through which a third current (13) flows, wherein - the feedback resistor (511) is connected to the adjustment and/or control circuit (508) by a fourth line (512 ) is connected, - the feedback resistor (511) is connected to the first current source (501) by a fifth line (513, 506), - the feedback resistor (511) is connected to the second current source (504) by a sixth line (513, 506 ) is connected, and wherein - the feedback resistor (511), the first current source (501) and the second current source (504) are connected to a high-voltage terminal (509) by a seventh line (514) through which a fourth current (14) flows. Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach Anspruch 1, wobei eines der folgenden Merkmale an der Hochspannungsversorgungseinheit (500) ausgebildet ist: - die erste Stromquelle (501) ist als einstellbare Stromquelle ausgebildet und die zweite Stromquelle (504) ist als Konstant-Stromquelle ausgebildet; - die erste Stromquelle (501) ist als Konstant-Stromquelle ausgebildet und die zweite Stromquelle (504) ist als einstellbare Stromquelle ausgebildet; oder - sowohl die erste Stromquelle (501) als auch die zweite Stromquelle (504) sind jeweils als einstellbare Stromquelle ausgebildet.High voltage power supply unit (500) according to claim 1 , wherein one of the following features is formed on the high-voltage supply unit (500): - the first current source (501) is constructed as an adjustable current source and the second current source (504) is constructed as a constant current source; - The first current source (501) is designed as a constant current source and the second current source (504) is designed as an adjustable current source; or - both the first current source (501) and the second current source (504) are each designed as an adjustable current source. Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Rückführwiderstand (511) als Widerstandskette ausgebildet ist.High voltage power supply unit (500) according to claim 1 or 2 , wherein the feedback resistor (511) is designed as a resistor chain. Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach Anspruch 3, wobei - der Rückführwiderstand (511) n Widerstände (R1 bis Rn) aufweist, wobei n eine ganze Zahl ist und die n Widerstände (R1 bis Rn) in Reihe geschaltet sind, - der Rückführwiderstand (511) eine Halterung (519) aufweist, an welcher die n Widerstände (R1 bis Rn) angeordnet sind, und wobei - der Rückführwiderstand (511) eine Kühleinheit (520) aufweist, wobei die Kühleinheit (520) für einen Temperaturfluss zwischen den n Widerständen (R1 bis Rn) und der Kühleinheit (520) mit den n Widerständen (R1 bis Rn) thermisch gekoppelt ist und wobei die Kühleinheit (520) zu jedem der n Widerstände einen nahezu identischen Wärmewiderstand aufweist.High voltage power supply unit (500) according to claim 3 , wherein - the feedback resistor (511) comprises n resistors (R 1 to R n ), where n is an integer and the n resistors (R 1 to R n ) are connected in series, - the feedback resistor (511) comprises a support ( 519), on which the n resistors (R 1 to R n ) are arranged, and wherein - the feedback resistor (511) has a cooling unit (520), the cooling unit (520) for a temperature flow between the n resistors (R 1 to R n ) and the cooling unit (520) is thermally coupled to the n resistors (R 1 to R n ) and wherein the cooling unit (520) has an almost identical thermal resistance to each of the n resistors. Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach Anspruch 4, wobei zwischen der Halterung (519) und der Kühleinheit (520) mindestens eine wärmeleitende Isolierung (521) angeordnet ist, wobei die wärmeleitende Isolierung (521) elektrisch nicht leitend ist.High voltage power supply unit (500) according to claim 4 , At least one thermally conductive insulation (521) being arranged between the holder (519) and the cooling unit (520), the thermally conductive insulation (521) being electrically non-conductive. Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach Anspruch 5, wobei die Kühleinheit (520) derart an der wärmeleitenden Isolierung (521) angeordnet ist, dass die Kühleinheit (520) die wärmeleitende Isolierung (521) berührt.High voltage power supply unit (500) according to claim 5 , wherein the cooling unit (520) is arranged on the thermally conductive insulation (521) that the cooling unit (520) touches the thermally conductive insulation (521). Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die wärmeleitende Isolierung (521) jeden der n Widerstände (R1 bis Rn) berührt.High-voltage power supply unit (500) according to any one of Claims 5 or 6 , wherein the thermally conductive insulation (521) touches each of the n resistors (R 1 to R n ). Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei jeder der n Widerstände (R1 bis Rn) identisch ausgebildet ist.High-voltage power supply unit (500) according to any one of Claims 4 until 7 , wherein each of the n resistors (R 1 to R n ) is identical. Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hochspannungsversorgungseinheit (500) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Stromquelle (501) und die zweite Stromquelle (504) sind in Reihe geschaltet; oder (ii) die Ausgangsspannung (Ua) ist bipolar.High voltage power supply unit (500) according to one of the preceding claims, wherein the high voltage power supply unit (500) has at least one of the following features: (i) the first current source (501) and the second current source (504) are connected in series; or (ii) the output voltage (U a ) is bipolar. Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hochspannungsversorgungseinheit (500) eines der folgenden Merkmale aufweist: - die Hochspannungsversorgungseinheit (500) weist mindestens eine Rückführeinheit (517) mit mindestens einem kapazitiven Spannungsteiler (C1, C2) auf, wobei die Rückführeinheit (517) mit dem Rückführwiderstand (511) verbunden ist; - die Hochspannungsversorgungseinheit (500) weist mindestens eine Rückführeinheit (517) mit mindestens einem kapazitiven Spannungsteiler (C1, C2) auf, wobei die Rückführeinheit (517) parallel zu dem Rückführwiderstand (511) geschaltet ist; oder - die Hochspannungsversorgungseinheit (500) weist mindestens eine Rückführeinheit (517) mit mindestens einem kapazitiven Spannungsteiler (C1, C2) auf, wobei der kapazitive Spannungsteiler einen ersten Kondensator (C1) und einen zweiten Kondensator (C2) aufweist, wobei der zweite Kondensator (C2) die Kapazität Null aufweist.High-voltage supply unit (500) according to one of the preceding claims, wherein the high-voltage supply unit (500) has one of the following features: - The high-voltage supply unit (500) has at least one feedback unit (517) with at least one capacitive voltage divider (C1, C2), the feedback unit (517) being connected to the feedback resistor (511); - The high-voltage supply unit (500) has at least one feedback unit (517) with at least one capacitive voltage divider (C1, C2), the feedback unit (517) being connected in parallel with the feedback resistor (511); or - the high-voltage supply unit (500) has at least one feedback unit (517) with at least one capacitive voltage divider (C1, C2), the capacitive voltage divider having a first capacitor (C1) and a second capacitor (C2), the second capacitor (C2 ) has zero capacitance. Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hochspannungsversorgungseinheit (500) eines der folgenden Merkmale aufweist: - die erste Spannungsquelle (502) und die zweite Spannungsquelle (505) sind als unterschiedliche Spannungsquellen ausgebildet; oder - die erste Spannungsquelle (502) und die zweite Spannungsquelle (505) sind als einzige Spannungsquelle ausgebildet.High-voltage supply unit (500) according to one of the preceding claims, wherein the high-voltage supply unit (500) has one of the following features: - The first voltage source (502) and the second voltage source (505) are designed as different voltage sources; or - The first voltage source (502) and the second voltage source (505) are designed as a single voltage source. Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400), mit - mindestens einer Hochspannungsversorgungseinheit (500) zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung (Ua), und mit - mindestens einer Rauschunterdrückungseinheit (522), welche über mindestens eine Verbindungsleitung (523) mit der Hochspannungsversorgungseinheit (500) zum Leiten der Ausgangsspannung (Ua) der Hochspannungsversorgungseinheit (500) in die Rauschunterdrückungseinheit (522) verbunden ist, wobei die Rauschunterdrückungseinheit (522) umfasst: - mindestens eine Rauschmesseinrichtung (524, 532, 525) zum Erfassen eines Rauschens der Ausgangsspannung (Ua), - mindestens eine Verstärker-Filter-Einheit (526), wobei die Verstärker-Filter-Einheit (526) durch eine achte Leitung mit der Rauschmesseinrichtung (524, 532, 525) verbunden ist, - mindestens einen Regelkreis (528), wobei der Regelkreis (528) mit der Verstärker-Filter-Einheit (526) durch eine neunte Leitung verbunden ist und wobei der Regelkreis (528) durch eine zehnte Leitung mit der Rauschmesseinrichtung (524, 532, 525) verbunden ist, und mit - mindestens einem Hochspannungsanschluss (531), an dem die Hochspannung anliegt, wobei der Hochspannungsanschluss (531) mit dem Regelkreis (528) durch eine elfte Leitung verbunden ist.Circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device (100, 200, 400), having - at least one high-voltage supply unit (500) for providing an output voltage (U a ), and having - at least one noise suppression unit (522) which is connected via at least one connecting line (523 ) is connected to the high-voltage supply unit (500) for conducting the output voltage (U a ) of the high-voltage supply unit (500) into the noise suppression unit (522), the noise suppression unit (522) comprising: - at least one noise measuring device (524, 532, 525) for detecting a noise of the output voltage (U a ), - at least one amplifier-filter unit (526), the amplifier-filter unit (526) being connected to the noise measuring device (524, 532, 525) by an eighth line, - at least a control circuit (528), the control circuit (528) being connected to the amplifier-filter unit (526) by a ninth line and wherein the control circuit (528) is connected to the noise measuring device (524, 532, 525) by a tenth line, and having - at least one high-voltage connection (531) to which the high voltage is applied, the high-voltage connection (531) being connected to the control circuit (528 ) is connected by an eleventh line. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, wobei die Rauschmesseinrichtung (524, 532, 525) einen Spannungsteiler umfasst.Circuit arrangement according to claim 12 , wherein the noise measuring device (524, 532, 525) comprises a voltage divider. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, wobei die Schaltungsanordnung eines der folgenden Merkmale aufweist: - der Spannungsteiler ist als ein kapazitiver Spannungsteiler (524, 525) ausgebildet; oder - der Spannungsteiler ist als ein kapazitiver Spannungsteiler (524, 525) mit einem ersten Kondensator (524) und einem zweiten Kondensator (525) ausgebildet, wobei der erste Kondensator (524) die Kapazität Null aufweist.Circuit arrangement according to Claim 13 , wherein the circuit arrangement has one of the following features: - the voltage divider is designed as a capacitive voltage divider (524, 525); or - the voltage divider is designed as a capacitive voltage divider (524, 525) with a first capacitor (524) and a second capacitor (525), the first capacitor (524) having zero capacitance. Widerstands-Schaltungsanordnung (511) für eine Hochspannungsversorgungseinheit (500) eines Teilchenstrahlgeräts (100, 200, 400), mit - n Widerständen (R1 bis R''), wobei n eine ganze Zahl ist und die n Widerstände (R1 bis Rn) in Reihe geschaltet sind, - einer Halterung (519), an welcher die n Widerstände (R1 bis Rn) angeordnet sind, und mit - einer Kühleinheit (520), wobei die Kühleinheit (520) für einen Temperaturfluss zwischen den n Widerständen (R1 bis Rn) und der Kühleinheit (520) mit den n Widerständen (R1 bis Rn) thermisch gekoppelt ist und wobei die Kühleinheit (520) zu jedem der n Widerstände (R1 bis Rn) einen nahezu identischen Wärmewiderstand aufweist.Resistor circuit arrangement (511) for a high-voltage supply unit (500) of a particle beam device (100, 200, 400), with - n resistors (R 1 to R''), where n is an integer and the n resistors (R 1 to R n ) are connected in series, - a holder (519), on which the n resistors (R 1 to R n ) are arranged, and with - a cooling unit (520), wherein the cooling unit (520) for a temperature flow between the n Resistors (R 1 to R n ) and the cooling unit (520) with the n resistors (R 1 to R n ) is thermally coupled and wherein the cooling unit (520) to each of the n resistors (R 1 to R n ) a nearly identical has thermal resistance. Widerstands-Schaltungsanordnung (511) nach Anspruch 15, wobei die Halterung (519) als Leiterplatte (519) oder in Form einer freien Verdrahtung ausgebildet ist.Resistor Circuitry (511). claim 15 , The holder (519) being designed as a printed circuit board (519) or in the form of free wiring. Widerstands-Schaltungsanordnung (511) nach Anspruch 15 oder 16, wobei zwischen der Halterung(519) und der Kühleinheit (520) mindestens eine wärmeleitende Isolierung (521) angeordnet ist.Resistor Circuitry (511). claim 15 or 16 , wherein at least one thermally conductive insulation (521) is arranged between the holder (519) and the cooling unit (520). Widerstands-Schaltungsanordnung (511) nach Anspruch 17, wobei die Kühleinheit (520) derart an der wärmeleitenden Isolierung (521) angeordnet ist, dass die Kühleinheit (520) die wärmeleitende Isolierung (521) berührt.Resistor Circuitry (511). Claim 17 , wherein the cooling unit (520) is arranged on the thermally conductive insulation (521) that the cooling unit (520) touches the thermally conductive insulation (521). Widerstands-Schaltungsanordnung (511) nach einem der Ansprüche 17 oder 18, wobei die wärmeleitende Isolierung (521) jeden der n Widerstände (R1 bis Rn) berührt.Resistance circuit arrangement (511) according to one of claims 17 or 18 , wherein the thermally conductive insulation (521) touches each of the n resistors (R 1 to R n ). Widerstands-Schaltungsanordnung (511) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei jeder der n Widerstände (R1 bis Rn) identisch ausgebildet ist.Resistance circuit arrangement (511) according to one of Claims 15 until 19 , wherein each of the n resistors (R 1 to R n ) is identical. Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) zur Analyse und/oder Bearbeitung eines Objekts (114, 425), mit - mindestens einem Strahlerzeuger (101, 301, 402) zur Erzeugung eines Teilchenstrahls mit geladenen Teilchen, - mindestens einer Objektivlinse (107, 304, 421) zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf das Objekt (114, 425), - mindestens einem Detektor (116, 117, 119, 121, 419, 428) zur Detektion von Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung, wobei die Wechselwirkungsteilchen und/oder die Wechselwirkungsstrahlung aufgrund einer Wechselwirkung des Teilchenstrahls mit dem Objekt (114, 425) entstehen/entsteht, und mit - mindestens einer Hochspannungsbaueinheit (101, 102, 103, 301, 302, 402, 403, 404, 405, 406, 407, 413A, 413B, 413C, 415, 420, 430) an der eine Hochspannung anliegt, wobei das Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) ferner eines der folgenden Merkmale aufweist: (a) mindestens eine Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 11; (b) mindestens eine Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14; und (c) mindestens eine Widerstands-Schaltungsanordnung (511) nach einem der Ansprüche 15 bis 20.Particle beam device (100, 200, 400) for analyzing and/or processing an object (114, 425), with - at least one beam generator (101, 301, 402) for generating a particle beam with charged particles, - at least one objective lens (107, 304 , 421) for focusing the particle beam onto the object (114, 425), - at least one detector (116, 117, 119, 121, 419, 428) for detecting interaction particles and/or interaction radiation, the interaction particles and/or the interaction radiation arise due to an interaction of the particle beam with the object (114, 425), and with - at least one high-voltage assembly (101, 102, 103, 301, 302, 402, 403, 404, 405, 406, 407, 413A, 413B, 413C, 415, 420, 430) to which a high voltage is applied, the particle beam device (100, 200, 400) further having one of the following features: (a) at least one high-voltage supply unit (500) according to one of the Claims 1 until 11 ; (b) at least one circuit arrangement according to one of Claims 12 until 14 ; and (c) at least one resistive circuit arrangement (511) according to any one of Claims 15 until 20 . Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) nach Anspruch 21, wobei das Teilchenstrahlgerät als Elektronenstrahlgerät und/oder lonenstrahlgerät ausgebildet ist.particle beam device (100, 200, 400). Claim 21 , wherein the particle beam device is designed as an electron beam device and/or ion beam device.
DE102015207484.6A 2015-04-23 2015-04-23 High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device and particle beam device Active DE102015207484B4 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015207484.6A DE102015207484B4 (en) 2015-04-23 2015-04-23 High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device and particle beam device
US15/135,841 US9953804B2 (en) 2015-04-23 2016-04-22 High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam apparatus
US15/924,836 US10546717B2 (en) 2015-04-23 2018-03-19 High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015207484.6A DE102015207484B4 (en) 2015-04-23 2015-04-23 High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device and particle beam device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102015207484A1 DE102015207484A1 (en) 2016-10-27
DE102015207484B4 true DE102015207484B4 (en) 2022-11-03

Family

ID=57110740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015207484.6A Active DE102015207484B4 (en) 2015-04-23 2015-04-23 High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device and particle beam device

Country Status (2)

Country Link
US (2) US9953804B2 (en)
DE (1) DE102015207484B4 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015207484B4 (en) * 2015-04-23 2022-11-03 Carl Zeiss Microscopy Gmbh High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device and particle beam device
JP7224290B2 (en) * 2017-01-18 2023-02-17 フェニックス エルエルシー High power ion beam generator system and method
US10896802B2 (en) 2017-12-27 2021-01-19 Fei Company Combined SEM-CL and FIB-IOE microscopy
US10692694B2 (en) * 2017-12-27 2020-06-23 Fei Company Method and apparatus for enhancing SE detection in mirror-based light imaging charged particle microscopes
US10504687B2 (en) * 2018-02-20 2019-12-10 Technische Universiteit Delft Signal separator for a multi-beam charged particle inspection apparatus
US10395887B1 (en) * 2018-02-20 2019-08-27 Technische Universiteit Delft Apparatus and method for inspecting a surface of a sample, using a multi-beam charged particle column
WO2020212170A1 (en) 2019-04-19 2020-10-22 Asml Netherlands B.V. Current source apparatus and method
CN110376229B (en) * 2019-06-12 2020-09-04 聚束科技(北京)有限公司 Scanning electron microscope with combined detection system and sample detection method
US11101105B1 (en) * 2020-05-28 2021-08-24 Applied Materials Israel Ltd. Noise reduction of a high voltage supply voltage

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2844183A1 (en) 1978-10-10 1980-04-24 Steigerwald Strahltech METHOD AND DEVICE FOR ADJUSTING THE CATHODE HEATING CURRENT IN AN ELECTRON BEAM MACHINE
US4427886A (en) 1982-08-02 1984-01-24 Wisconsin Alumni Research Foundation Low voltage field emission electron gun
US5773784A (en) 1994-09-30 1998-06-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Electron beam processing apparatus
DE69709817T2 (en) 1996-09-27 2002-09-05 Nec Corp Field emission electron gun with individually controlled cathode segments
US20020145396A1 (en) 2001-02-03 2002-10-10 Gordon Michael Stuart Real time measurement of leakage current in high voltage electron guns
EP1388882A2 (en) 2002-08-06 2004-02-11 LEO Elektronenmikroskopie GmbH Particle-optical systems
DE102006035793A1 (en) 2006-07-28 2008-01-31 All Welding Technologies Ag Power adder arrangement for fast controlling of e.g. deflection coil of electron beam cannon, has voltage strips adapted to be connected with output for power supply of inductor and exhibiting resistors connectable in series between strips
US20090295269A1 (en) 2008-05-28 2009-12-03 Hiroshi Morita Electron beam generator

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5012058A (en) * 1987-12-28 1991-04-30 General Electric Company Magnetron with full wave bridge inverter
US5760571A (en) * 1995-08-16 1998-06-02 Signal Restoration Technologies I Limited Partnership Power supply damping circuit and method
JP3853307B2 (en) * 2003-07-08 2006-12-06 株式会社興研 Dry high-voltage load system apparatus and chain disconnection / arc discharge prevention method of the apparatus
US7554072B2 (en) * 2004-09-15 2009-06-30 Siemens Energy & Automation, Inc. Amplifier configuration with noise reduction for a photodiode
US8330504B2 (en) * 2011-02-04 2012-12-11 Peregrine Semiconductor Corporation Dynamic biasing systems and methods
JP5963453B2 (en) * 2011-03-15 2016-08-03 株式会社荏原製作所 Inspection device
GB2507584B (en) * 2012-11-06 2020-04-29 Shimadzu Res Laboratory Europe Ltd Control circuitry
DE102013109441B4 (en) * 2013-08-30 2015-06-11 Intel Mobile Communications GmbH A control device and method for controlling a process variable and power supply circuit, comprising a power supply and a controller
DE102015207484B4 (en) * 2015-04-23 2022-11-03 Carl Zeiss Microscopy Gmbh High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device and particle beam device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2844183A1 (en) 1978-10-10 1980-04-24 Steigerwald Strahltech METHOD AND DEVICE FOR ADJUSTING THE CATHODE HEATING CURRENT IN AN ELECTRON BEAM MACHINE
US4427886A (en) 1982-08-02 1984-01-24 Wisconsin Alumni Research Foundation Low voltage field emission electron gun
US5773784A (en) 1994-09-30 1998-06-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Electron beam processing apparatus
DE69709817T2 (en) 1996-09-27 2002-09-05 Nec Corp Field emission electron gun with individually controlled cathode segments
US20020145396A1 (en) 2001-02-03 2002-10-10 Gordon Michael Stuart Real time measurement of leakage current in high voltage electron guns
EP1388882A2 (en) 2002-08-06 2004-02-11 LEO Elektronenmikroskopie GmbH Particle-optical systems
DE102006035793A1 (en) 2006-07-28 2008-01-31 All Welding Technologies Ag Power adder arrangement for fast controlling of e.g. deflection coil of electron beam cannon, has voltage strips adapted to be connected with output for power supply of inductor and exhibiting resistors connectable in series between strips
US20090295269A1 (en) 2008-05-28 2009-12-03 Hiroshi Morita Electron beam generator

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015207484A1 (en) 2016-10-27
US9953804B2 (en) 2018-04-24
US20160314931A1 (en) 2016-10-27
US20180211815A1 (en) 2018-07-26
US10546717B2 (en) 2020-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015207484B4 (en) High-voltage supply unit and circuit arrangement for generating a high voltage for a particle beam device and particle beam device
DE102018007652B4 (en) Particle beam system and method for current regulation of single particle beams
DE112014002951B4 (en) Scanning electron microscope
DE102015210941B9 (en) Particle beam apparatus and method for operating a particle beam device
EP1277221B1 (en) Electron/ion gun for electron or ion beams with high monochromasy or high current density
DE102018202728B4 (en) Method for operating a particle beam device, computer program product and particle beam device for carrying out the method
DE112012000586B4 (en) Multipole, chromatic and spherical aberration corrector and charged particle beam device with the same
DE112015001235B4 (en) DEVICE AND METHOD FOR ELECTRON BEAM IMAGING USING A MONOCHROMATOR WITH DOUBLE WIEN FILTER AND MONOCHROMATOR
DE102005061687B4 (en) Method and device for distance measurement and use of the method and device for topography determination
DE69920182T2 (en) CORPUSCULAR-STRAHLOPTISCHES DEVICE WITH AUGER ELECTRON DETECTION
DE19549022A1 (en) Scanning electron microscope with condenser lens system
DE112016005577T5 (en) A charged particle beam device and method for adjusting its optical axis
DE102007010873A1 (en) objective lens
DE112010004145B4 (en) A charged particle beam scanning apparatus and methods for correcting chromatic and spherical aberration in combination
DE102011077635A1 (en) High voltage power supply unit for a particle beam device
DE602004012056T2 (en) Focusing lens for charged particle beams
DE112017007063T5 (en) Charged particle beam device
DE112018007343B4 (en) DEVICE USING A BEAM OF CHARGED PARTICLES
DE112017007787B4 (en) Charge carrier beam device
DE102012215945A1 (en) Particle beam apparatus and method for operating a particle beam device
DE112018007212T5 (en) Charge beam device
DE102015210893B4 (en) Analysis device for analyzing the charged particle energy and particle beam device with an analysis device
DE102020102854A1 (en) Particle beam device
DE102017201706A1 (en) Imaging device for imaging an object and imaging a structural unit in a particle beam device
DE112018007154B4 (en) CHARGE CARRIER JET APPARATUS

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final